光学轨道角动量复用纠缠源的实验产生及其应用

光既可以携带自旋角动量,也可以携带轨道角动量。自1992年由Allen等提出光学轨道角动量的基本概念以来,光学轨道角动量已吸引了越来越多学者的研究兴趣。光学轨道角动量具有无限带宽以及不同模式相互正交等特点,这使得通过光学轨道角动量来传递信息变成一项十分有前景的技术。在概述光学轨道角动量基本概念的基础上,重点综述了在连续变量系统中利用四波混频过程制备光学轨道角动量复用的纠缠源,包括13对复用的连续变量纠缠确定性产生、9组光学轨道角动量复用的三组份纠缠的制备、基于66个光学轨道角动量模式的大规模量子网络的实现,以及光学轨道角动量复用纠缠源的最新应用,包括利用光学轨道角动量复用的连续变量纠缠实现9通道全光量子隐形传态以及光学轨道角动量复用型量子密集编码。

具有轨道角动量的空间光孤子的研究进展

介绍了具有轨道角动量的空间光孤子的研究进展,包括两个方面的内容:具有轨道角动量的椭圆形光束可以在各向同性介质中以孤子状态稳定传输;具有轨道角动量的光强旋转型孤子在传输材料、光束模式和光束起转方式方面的研究进展。

携带横向轨道角动量的时空局域波包的传输特性(特邀)

光学轨道角动量(OAM)可以纵向OAM的形式存在于空间涡旋光束中,或以横向OAM的形式存在于时空光涡旋波包中。与涡旋光束不同,时空光涡旋波包在传播过程中同时受到衍射和色散效应的影响,造成波包在时空域内的展宽,并且时空光涡旋波包携带的横向OAM也会在传播过程中分裂。这两点限制了横向OAM在其他研究领域的应用。本文引入并研究了携带横向OAM的三维时空局域波包,此波包可以同时克服衍射与色散效应造成的时空域三维变化。在传播过程中,该时空局域波包的时空域分布不变,且在遇到障碍物后也能快速重新恢复到原有的状态,具有传播不变以及自恢复的特性。本文对时空局域波包的传播过程以及经过障碍物后的恢复过程进行了数值模拟仿真,证实了其传播不变特性和自恢复特性。这种携带横向OAM的三维时空局域波包为横向OAM未来的利用提供了新的机遇,有望应用于光通信、量子光学、光学成像等领域。

湍流吸收海水中多相移键控调制理想涡旋光子的传输特性

通过建立理想光学涡旋光子所携带轨道角动量模的平均误码概率和信息容量的光传输系统模型,研究了弱湍流光谱吸收海水中多相移键控调制下理想光学涡旋光子的传输特性。基于光传输系统中轨道角动量模的平均误码概率和信息容量模型的数值计算,分析了调制阶和信道参数对理想光学涡旋光子传输的影响。数值研究表明:随着水体虚折射率的增加,光传输系统的平均误码概率和链路信息容量减小。采用更大的环半径和更高的发射功率,可以实现以理想光学涡旋光子为信号载体的水下光传输系统的高信息容量和低平均误码概率的信息传输。最后,通过对该模型的数值分析,得出了平均误码概率和信息容量同时受信号波长和海水吸收系数影响的结论。

基于原子系综的多模量子光源

多模量子光源在量子通信、量子计算以及量子计量学等领域有着广泛应用。基于原子系综的四波混频过 程因具有较强的非线性效应,在产生多模量子光源方面具有显著优势。本文综述了基于空间复用四波混频过程产 生多模量子光源,包括4模、6模、10模、14模强度差压缩量子关联以及6模量子纠缠。此外,结合光学轨道角动量 复用技术,实现了66个光学轨道角动量模式的大规模量子网络。这些基于原子系综的多模量子光源为实现大规 模量子信息体系提供了新的途径。

基于微纳结构的新功能光电子芯片

微纳结构的物理机理和独特的光电特性为探索新型光电子芯片提供了可能。回顾了本研究组在微纳结构光电子芯片领域的研究成果。总结了各种微纳结构中光与物质相互作用的机理,介绍了具有自由电子辐射、实时光谱成像、声子传感、光轨道角动量辐射、光量子态产生及操控等功能的光电子芯片。