增、减光子压缩真空态的维格纳函数及其非经典特性

利用Fock态表象下的维格纳(Wigner)函数表示式,重构增、减光子压缩真空态的维格纳函数;依据维格纳函数在相空间中的分布规律,讨论这些量子态的非经典特性.数值结果表明:增、减光子压缩真空态的维格纳函数均出现负值,它们都是具有非经典特性的量子态;这些量子态的维格纳函数与增、减光子数k的取值有关,k取奇数时函数的负性明显大于k取偶数时的状况.此结果为这些量子态的测量提供理论依据.

减光子压缩真空态的相位概率分布

应用Pegg和Barnett提出的相位算符和相位态,研究了减光子压缩真空态的相位概率分布特性。数值计算结果表明,减光子压缩真空态的相位概率分布主要受到相位参数和压缩参数的调节,相位参数使相位概率分布呈峰值结构,压缩参数的变化将影响相位概率分布的峰值强度,此外减光子数对相位概率分布也有较大的影响。

基于残差编解码网络的单光子压缩成像

在进行高分辨率成像时,由于需要大量的测量和图像重建计算,单光子压缩成像需要较长的时间。提出了一种采样和重建集成的残差编解码网络SRIED-Net用于单光子压缩成像。将二值化的全连接层作为网络的第一层,并将其训练成二进制的测量矩阵,直接加载到数字微镜阵列上以实现高效压缩采样。除第一层外的其余网络都用于快速重建压缩感知图像。通过一系列的仿真和系统实验比较了压缩采样率、测量矩阵和重建算法对成像性能的影响。实验结果表明,SRIED-Net在低测量率下优于目前比较先进的迭代算法TVAL3,在高测量率下与TVAL3的效果很接近,在所有测量率下都优于目前常见的几种基于深度学习的方法。

用于单光子压缩成像的抗噪重建网络的设计与训练

将光子计数技术与单像素成像结合的单光子压缩成像方法具有成本低、灵敏度高的特点,但该方法使用传统压缩重建算法时重建时间长。基于深度学习的压缩重建网络不仅实现了快速重建,而且可获得更好的重建质量。最近用于单像素成像的压缩重建网络主要基于光探测器工作在模拟方式,采用无噪声或带有加性高斯白噪声的系统仿真数据进行训练。对此,建立了单光子压缩成像系统噪声模型,提出了一种用于单光子压缩成像的抗噪声重建网络(RN)训练方法,使用含有泊松噪声的测量值仿真数据对神经网络进行训练,并搭建单光子压缩成像系统进行验证。实验结果表明,RN能明显提高各种已有压缩重建网络的图像重建质量。在此基础上,提出了一种用于单光子压缩成像的抗噪重建网络(RPN-net),该网络采用跨越式连接结构与阶段式训练方法,实验结果表明其重建性能优于现有的压缩重建网络。

增加光子双模压缩真空态的N次方H压缩效应

通过数值计算,研究了增加光子双模压缩真空态的N次方H压缩效应。结果表明:对于态,光场存在着N次方H压缩效应,而且对于高次方H压缩,在压缩参数较大时,随着场模上光子增加数的增大,N次方H压缩效应增强.

光子数压缩态的位相特性

用 Pegg- Barnett位相理论分析了光子数压缩态的位相特性 .讨论了在弱压缩极限下的位相分布特征 ,其概率密度分布呈正弦分布 ,其位相平均值和方差与θ0

压缩附加光子相干态的压缩特性

引入了压缩附加光子相干态|α,m,ξ〉=S(ξ)a+m|α〉(未归一化),其中,|α〉为相干态,m为整数,S(ξ)为压缩算子。研究了这个态的数学性质和物理特性——处于该态的场的相压缩性质。结果表明,随着压缩参数r的增大,场的直角分量x被压缩地越多。

压缩光子数态和压缩热场态的振幅平方压缩

本文根据Ｈｉｌｌｅｒｙ的定义研究了压缩光子数态和压缩热场态的振幅平方压缩，详细讨论了这两种态的压缩性质．指出了振幅平方压缩与通常的高阶压缩的区别．

压缩光子数态的振幅高次幂压缩性质

详细研究了压缩光子数态（ＳＮＳ）的振幅平方压缩性质，导出了振幅Ｎ次幂的压缩条件，得到了振幅Ｎ次幂压缩的一般性结论．

光子双模压缩真空态及其叠加态的非经典特性

在光子双模压缩真空态|ξ〉上增加m个光子构成光子双模压缩真空态a+m|ξ〉,利用量子力学的态叠加原理,构造出光子双模压缩真空态的叠加态|ψ〉,并通过数值计算研究了叠加态|ψ〉的非经典特性.结果表明:在一定的条件下,叠加态|ψ〉的平均光子数呈现出崩塌与复原的振荡现象,而且亚泊松特性和位相压缩都比单个a+m|ξ〉态的情况强.

增加光子双模压缩真空态的叠加态

在双模压缩真空态|ξ>的第一个场上模增加m个光子构成增加光子双模压缩真空态α+m|ξ>,再由α+m|ξ>构造出增加光子双模压缩真空态的叠加态|Ψ>,并通过数值计算研究了叠加态|Ψ>的非经典特性.结果表明:在一定的条件下,叠加态|Ψ>的平均光子数呈现出崩塌与复原的振荡现象,而且亚泊松特性和位相压缩都比单个α+m|ξ>态的情况强.

光子增压缩真空态的量子特性

利用产生算符作用在压缩真空态上构建了光子增压缩真空态。利用有序算符积分技术,导出了它的归一化系数。通过对光场的两个正交分量涨落、二阶关联函数、Mandel Q参量的计算,研究了该量子态的非经典性质,讨论了算符作用次数和压缩参数对其量子特性的影响。研究结果表明:随压缩参数增大,态的反聚束效应和亚泊松分布性质减弱;压缩参数大于一定值后光场才呈现出压缩效应;随算符作用次数增加,态的反聚束效应减弱,但态的亚泊松分布性质却增强;增加算符作用次数对增强压缩效应有利。

用于光子计数单像素成像的去块状采样网络

将光子计数技术和单像素成像结合,能实现高灵敏、低成本的光子计数成像,但存在采样时间和重建时间长的问题。基于深度学习的压缩采样和重建网络,将去除偏置和激活函数的全连接层作为测量矩阵,通过从数据中学得高效的测量矩阵和避免传统迭代算法带来的巨大计算量,实现了更快、更高质量的图像重建。但利用全连接层进行高分辨图像的分块压缩感知时,重建图像会产生块状效应。针对该问题提出了重叠分块采样网络(Os_et)、嵌套采样网络(Ns_et)、卷积采样网络(Cs_et)等三种方法以取代全连接层采样。在重建网络的设计中,使用线性映射网络对图像进行重建,设计实验结果表明Cs_et的去块状化效果最好。将Cs_et二值化后应用于光子计数单像素成像系统,实验结果表明Cs_et除块状化明显优于传统算法TVAL3,且Cs_et在重建质量上也同样取得了较好的效果。

光纤孤子的量子特性:压缩态和类薛定谔猫态(Schrdinger-cat-like states)

利用与时间有关的Hartree近似法证明借助非线性Mach-Zehnder干涉仪可以得到光孤子的光子数压缩态<(Δ^N)2>min～<^N>1/3,并且指出在一些特定时刻光纤孤子会呈现出类薛定谔猫态(Schr dinger-cat-likestates)。

光场压缩概念的多种推广形式

讨论了光场压缩概念的四种重要的推广形式，简要分析了它们之间的相互关系，并给出了能够存在振幅Ｎ次方压缩效应的若干物理光学体系．

受驱动V型三能级激光的光子噪声压缩及其物理机制

应用ＳｃｕｌｙＬａｍｂ理论研究受驱动Ｖ型三能级激光的光子噪声压缩及其物理机制．结果表明该系统可达到１０％的腔内压缩和近２０％的腔外压缩．尽管Ｖ型系统的噪声压缩程度远比Λ型系统（近５０％的腔内和腔外压缩）低。

Approximate Well Width and Optical Gain Formulas of 1 .555μm In_(1-x-y )Ga_y Al_x As Compressively Strained Quantum- Well Laser

Using Harrison's model and anisotropic parabolic approximation,the band structure of In1- x- y Gay Alx As compressively strained quantum wells is calculated.To design lasers with1.55μm wavelength,it is necessary to an- alyze the well width,differential gain,transparency carrier density and the characteristic gain for an arbitrary com- position.Some useful empirical formulas are also presented.

Multiphoton Squeezed States

We present analytical results for the multiphoton squeezed states defined through nonlinear quadrature-dependent Bogoliubov transformations. These analytical results turn a nonlinear problem into an essentially linear one and they can be utilized to express explicitly the mean walues and deviations of the quadrature operators and the photon variables under the multiphoton states in terms of those quantities averaged over the standard squeezed states which only involves the quadrature-independent Bogoliubov transformation.

泵浦统计、原子相干性及多单光子激光场光子数压缩效应

利用朗之万方程理论证明，在多单光子激光振荡的线性区域，泵浦统计、原子相干性及原子位相起伏可导致光子数压缩效应。