非线性晶体产生的空心光束中大尺寸粒子囚禁与导引

提出了一种基于非线性ZnSe晶体产生的空心光束与光泳力的大尺寸粒子二维囚禁与一维导引、三维囚禁方案.理论上分析并计算了单个非线性ZnSe晶体产生的空心光束内粒子受到的横向与纵向光泳力,纵向光泳力的大小同粒子尺寸与光束尺寸比例的四次方成正比,与空心光束功率成正比,方向与光束传播方向一致.粒子尺寸与空心光束尺寸越接近时,横向光泳力的大小越大.结果表明该光泳力可以实现对大尺寸粒子的二维囚禁,同时可对粒子进行长距离(米量级)一维定向导引;理论上分析并计算了基于双非线性ZnSe晶体产生的局域空心光束内粒子所受横向与纵向光泳力情况,光泳力与系统参数的依赖关系与单个非线性晶体产生的空心光束中的粒子受力情况类似,不同的是该条件下纵向光泳力指向光束中心.结果表明该局域空心光束可以实现大尺寸粒子的三维有效囚禁.基于非线性ZnSe晶体产生的空心光束或者局域空心光束可以作为大尺寸粒子非接触式有效操控的工具,在现代光学以及生物医学中有潜在的应用.

囚禁粒子在热库型驻波场中的量子相干特性

研究囚禁粒子与热库型(热辐射)驻波场的相互作用,通过外加驱动场,分析置于热库型驻波场中的囚禁粒子约化密度算符非对角元的时间演化,得到囚禁粒子在热库型驻波场中的相干特性。当外加驱动场的时间演化满足一定条件时,可保持囚禁粒子的相干性。

多囚禁离子振动量子态Wigner函数的重构

提出了一种N个囚禁粒子振动量子态的重构方案,使直接测量处于耗散中的囚禁离子系统的相应振动量子态成为可能,且在耗散情况下的色散区仍然有效。并通过一个有关振动薛定谔猫态重构的例子证明了该方案的有效性。

基于腔场QED和囚禁技术的量子态转移方案(英文)

提出一个量子态转移的方案,该方案的实现是基于囚禁二能级粒子与单模腔场的相互作用．研究表明：当场模与囚禁粒子调谐为载波激发时,无需选择性测量,量子信息就能确定性地在腔场与囚禁粒子内态之间转移；当调谐为第一兰边带时,量子信息只能从囚禁粒子振动态传递到场模态,囚禁粒子的内态到其振动态,或单子系统态到双子系统纠缠态的单向转移．根据量子态转移方案设计了一个量子网络．最后,进行了实验上可行性分析．

光源频谱宽度对Bessel光束亮暗梯度的影响

分析了三种不同频谱宽度的光源(激光、绿光LED和白光LED)产生无衍射贝塞尔(Bessel)光束亮暗环的梯度。分别模拟得到在不同位置的光强截面图,并计算各亮暗环的光强值,引入对比度的计算公式,计算了三种不同频谱宽度的光源产生贝塞尔光束亮暗环的对比度,可以得到频谱宽度越宽的光源产生的贝塞尔光束亮暗环之间的对比度降低,亮暗环强度梯度下降,从而导致囚禁粒子的能力降低。根据三种光源的特性设计了实验装置,并在与理论模拟相应的位置分别拍摄了三种不同频谱宽度光源产生的无衍射光斑图。对实验中拍摄到的光斑图进行对比度计算,可以得知频谱宽度越宽的光源产生的无衍射光束,其截面光斑亮暗环的对比度降低,亮暗环强度梯度降低,囚禁粒子能力下降,理论和实验相吻合。

多局域空心光阱及其光场调控

本文通过一种产生多局域空心光阱的光学系统,研究了光阱位置与反射镜偏转角度的关系。基于衍射积分和矩阵光学的理论,分析并计算了入射光源经过光学元件后的光场分布,通过调控反射镜的偏转角度,可以实现光阱位置的任意变换,达到精确捕获和囚禁微粒的目的。当两个反射镜偏转角度的关系为θ1-θ2=90°时,变换的光阱位置在一条倾斜的直线上;当两个反射镜的偏转角度关系为θ1<112.5°和θ2<22.5°时,空心四阱可转变为空心十二阱。对所形成的光阱进行了梯度力和散射力的计算,通过蒙特卡罗法验证了瑞利粒子被稳定地囚禁在光阱中心的极小区域内。多局域空心光阱对于多粒子的捕获和精确捕捉具有重要意义。

基于相干粒子数囚禁的电磁诱导光栅研究

基于相干布居囚禁,提出了一种新的电磁诱导光栅物理模型,得到了该模型下介质极化率的解析表达式.由于相干布居囚禁引入的原子相干性,介质极化率会形成增益、无吸收高折射率点以及暗态三个区域.根据该理论模型,基于87Rb的原子能级,提出了一种新型衍射光栅实现方案,并进行了分析与计算.结果表明,在无吸收高折射率点处,这种光栅是一种纯相位光栅,一级衍射强度可达到0.4;在增益区域中,发现这种光栅是相位光栅和幅度光栅组合而成的混合型光栅,在其最大增益点,一级衍射效率最大可达1.26,二级衍射效率也可增加到0.31.

局域空心光束的光场缺陷调控及粒子捕获研究

设计了一种尺寸可调谐的局域空心光束,通过轴棱锥与透镜距离的调节改变局域空心光束的尺寸,通过矩形光阑的调节使局域空心光束产生缺口。用MATLAB模拟了局域空心光束在调控中的尺寸变化和开闭口变化,以及轴棱锥之后的贝塞尔光束的变化,通过模拟和实验分别展示了局域空心光束由形成到闭合的过程。用MATLAB模拟了金粒子在局域空心光束中受到的梯度力、散射力以及二者的合力,然后根据横向梯度力与纵向梯度力判断粒子通过缺口进入光场后的首次捕获情况,并根据分析计算出了能够囚禁住的金粒子的尺寸。