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石墨烯混合等离子体波导光子轨道角动量产生及转换器设计
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作者 肖之伟 陈竞翔 +2 位作者 江莹 曹振洲 杨春勇 《中南民族大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第3期378-383,共6页
为满足现代社会对通信容量日益增长的需求,设计了一种基于石墨烯混合等离子体波导的可重构光子轨道角动量产生及转换器,利用时域有限差分法对器件的性能进行了仿真分析.仿真结果表明:石墨烯费米能级为0 eV时,该装置实现了拓扑荷由+1向−... 为满足现代社会对通信容量日益增长的需求,设计了一种基于石墨烯混合等离子体波导的可重构光子轨道角动量产生及转换器,利用时域有限差分法对器件的性能进行了仿真分析.仿真结果表明:石墨烯费米能级为0 eV时,该装置实现了拓扑荷由+1向−1或者−1向+1的光子轨道角动量的转换,转换效率达到93.6%;石墨烯费米能级为0.9 eV时,该装置可以将线偏振光转换为携带轨道角动量的涡旋光,此时该器件还可以用于识别拓扑荷为±1的涡旋光. 展开更多
关键词 光子轨道角动量 石墨烯 混合等离子体波导 双折射效应 模式耦合
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The Strange Relationship between the Momentum of a Photon Emitted from an Electron and the Momentum Acquired by the Electron
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作者 Koshun Suto 《Journal of Applied Mathematics and Physics》 2024年第7期2652-2664,共13页
In quantum mechanics, the energy of a hydrogen atom is minimized when the principal quantum number n is 1. However, the author has previously pointed out that the hydrogen atom has a state where n=0. An electron in th... In quantum mechanics, the energy of a hydrogen atom is minimized when the principal quantum number n is 1. However, the author has previously pointed out that the hydrogen atom has a state where n=0. An electron in the state where n=0has zero rest mass energy. However, a hydrogen atom has an energy level even lower than the n=0state. This is hard to accept from the standpoint of common sense. Thus, the author has previously pointed out that an electron at the energy level where n=0has zero energy because the positive energy mec2and negative energy −mec2cancel each other out. This paper elucidates the strange relationship between the momentum of a photon emitted when a hydrogen atom is formed by an electron with such characteristics, and the momentum acquired by the electron. 展开更多
关键词 Einstein’s Energy-Momentum Relationship Energy-Momentum Relationship in a Hydrogen Atom Momentum of a Photon Momentum of a Electron Negative Energy Specific to the Electron Dark Matter
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对非线性康普顿散射几种改进物理模型的比较
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作者 张博 张智猛 周维民 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期79-88,共10页
非线性康普顿散射被认为是未来超短超强激光与物质相互作用中的主导性物理过程之一。目前大多数相关研究都基于一种主流的非线性康普顿散射物理模型,该模型假设辐射形成距离足够短、对初态和末态自旋求平均与求和、并忽略了参与散射的... 非线性康普顿散射被认为是未来超短超强激光与物质相互作用中的主导性物理过程之一。目前大多数相关研究都基于一种主流的非线性康普顿散射物理模型,该模型假设辐射形成距离足够短、对初态和末态自旋求平均与求和、并忽略了参与散射的激光光子的能动量。近年来,一些研究为了在更广阔的参数空间内,更准确地描述非线性康普顿散射,也对这个主流物理模型提出了几种修正和改进。回顾了对非线性康普顿散射主流物理模型进行的几种改进和修正,介绍了它们的适用范围,分析了它们的基本性质并对其物理效应进行了简单讨论。 展开更多
关键词 非线性康普顿散射 偏振 相干激光光子的能动量 相干长度 量子加速
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小型化涡旋光模式解复用器:原理、制备及应用
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作者 杨鑫宇 叶华朋 +3 位作者 李佩芸 廖鹤麟 袁冬 周国富 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第20期213-229,共17页
涡旋光因其具有光学轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)而在近二十年倍受关注.由于具有不同OAM的涡旋光相互正交,涡旋光在光通信领域展现了巨大的潜力,为未来实现高速、大容量的光通信技术提供了潜在的解决方案.本文旨在介绍涡旋... 涡旋光因其具有光学轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)而在近二十年倍受关注.由于具有不同OAM的涡旋光相互正交,涡旋光在光通信领域展现了巨大的潜力,为未来实现高速、大容量的光通信技术提供了潜在的解决方案.本文旨在介绍涡旋光OAM模式解复用技术的基本原理、小型化器件加工方法和在光通信领域的新兴应用.首先,回顾OAM模式解复用工作原理的发展历程;随后,针对涡旋光OAM模式解复用,将介绍多种典型的小型化器件制备方法;最后探讨基于轨道角动量的涡旋光模式解复用在通信领域中的新兴应用,并对OAM模式解复用的未来发展趋势及前景进行了深入分析和展望. 展开更多
关键词 涡旋光 轨道角动量 大容量光通信 解复用 小型化光子器件
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新型太赫兹光子晶体OAM光纤设计
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作者 杨婧翾 李巍 成利敏 《太赫兹科学与电子信息学报》 2023年第12期1417-1422,1446,共7页
太赫兹通信兼具微波通信和光波通信的优势,是解决通信容量紧缺难题的最有效技术手段之一。针对太赫兹波段吸收损耗严重及抗外在扰动差,难以支持长距传输问题,设计了一种基于环形光子晶体光纤(PCF)结构的新型太赫兹光纤。以现有常见材料... 太赫兹通信兼具微波通信和光波通信的优势,是解决通信容量紧缺难题的最有效技术手段之一。针对太赫兹波段吸收损耗严重及抗外在扰动差,难以支持长距传输问题,设计了一种基于环形光子晶体光纤(PCF)结构的新型太赫兹光纤。以现有常见材料作为光纤基底材质,通过创新光纤结构中空气孔排布方式,抵消材料高吸收损耗,以支持高性能轨道角动量(OAM)模式传输。选择最优参数,实现6个OAM模式群的高模式质量、低限制损耗和宽带宽的稳定传输。在0.2~0.9 THz宽波段内,实现模式纯度超过88.9%,限制损耗小于10^(-7) dB/m。通过软件仿真实验设计,解决了太赫兹与OAM技术相结合的关键问题,为模分复用(MDM)技术在太赫兹通信系统的应用奠定了理论研究基础。 展开更多
关键词 轨道角动量 太赫兹通信 光子晶体光纤 模分复用
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光的折射定律(Snell定律)演示实验装置 被引量:4
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作者 张力 高祥旭 +2 位作者 姜凤怡 邱楠 何龙 《物理实验》 2007年第5期25-26,共2页
基于光子动量在不同媒质分界面上沿分界面方向守恒原理,制作了光的折射定律演示装置.使用该装置可演示入射角连续变化,折射角也自动遵循折射定律相应变化.本文介绍了该演示装置的原理、构造及使用方法.
关键词 折射定律 光子动量 守恒原理
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塞曼谱线的偏振特性 被引量:4
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作者 朱振和 《大学物理》 北大核心 2003年第9期21-22,F004,共3页
根据光子角动量的量子数等于 1 ,以及光子角动量的方向与光的偏振态的关系 ,详细地解释了塞曼谱线的σ偏振和π偏振是如何形成的 .
关键词 塞曼效应 光子 角动量 偏振
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高阶椭圆厄密-高斯光束的轨道角动量研究 被引量:3
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作者 张洪宪 赵珩 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1679-1683,共5页
从傍轴条件下光束轨道角动量的基本理论出发,根据高阶椭圆厄密-高斯光束的光场分布,运用张量方法,对高阶椭圆厄密-高斯光束轨道角动量的密度分布进行了理论分析,得到了求解该密度分布的计算公式,并在给定参量条件下作了数值模拟.进一步... 从傍轴条件下光束轨道角动量的基本理论出发,根据高阶椭圆厄密-高斯光束的光场分布,运用张量方法,对高阶椭圆厄密-高斯光束轨道角动量的密度分布进行了理论分析,得到了求解该密度分布的计算公式,并在给定参量条件下作了数值模拟.进一步对光束中每个光子携带的平均轨道角动量进行了计算,发现其值随着椭圆厄密-高斯光束阶次的增大而增大,表明高阶椭圆厄密-高斯光束能够比椭圆高斯光束或拉盖尔-高斯光束提供高得多的轨道角动量. 展开更多
关键词 高阶椭圆厄密-高斯光束 轨道角动量 光子平均轨道角动量 张量方注
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大气湍流对单光子通信中光子态的影响 被引量:1
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作者 徐建才 张逸新 +3 位作者 朱焯炜 魏柏林 王建宇 贾建军 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期839-842,共4页
为了研究光子态在大气湍流中的变化规律,基于拉盖尔-高斯光束横向空间波函数(光子轨道角动量的本征函数)以及湍流大气中拉盖尔-高斯光束光子态(可由各本征光子态叠加构成),得到了湍流大气中光子态的探测概率,并分析了大气湍流、传输距... 为了研究光子态在大气湍流中的变化规律,基于拉盖尔-高斯光束横向空间波函数(光子轨道角动量的本征函数)以及湍流大气中拉盖尔-高斯光束光子态(可由各本征光子态叠加构成),得到了湍流大气中光子态的探测概率,并分析了大气湍流、传输距离、质量因子对光子态的影响。结果表明,质量因子是决定发射光子态跳变的重要因素,相同质量因子的光子态在接受端的测量权重基本相同,且质量因子值越大原光子态测量权重越小。同时,在湍流大气的影响下,从原光子态跳变到轨道角动量增加某值的光子态的测量权重总和与跳变到减小相应轨道角动量的光子态的测量权重总和基本相同;随着湍流强度或传输距离的增加,发射光子态在接受端的光子测量权重不断减小,而且湍流强度对光子态测量权重的影响比距离的大。 展开更多
关键词 大气与海洋光学 激光通信 光子态 大气湍流 轨道角动量
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用波晶片相位板产生角动量可调的无衍射涡旋空心光束
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作者 施建珍 许田 +2 位作者 周巧巧 纪宪明 印建平 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第23期147-155,共9页
本文提出了一种用波晶片产生无衍射涡旋空心光束的新方案.根据晶体双折射的性质,设计波晶片的厚度,在一块晶体薄片上对o光和e光分别形成各自的四台阶相位板,线偏振光入射到该相位板后,o光和e光衍射按强度叠加,利用准伽利略望远镜系统聚... 本文提出了一种用波晶片产生无衍射涡旋空心光束的新方案.根据晶体双折射的性质,设计波晶片的厚度,在一块晶体薄片上对o光和e光分别形成各自的四台阶相位板,线偏振光入射到该相位板后,o光和e光衍射按强度叠加,利用准伽利略望远镜系统聚焦,得到近似无衍射涡旋空心光束.光路简单,调节方便.在近轴条件下,运用菲涅耳衍射理论和经典电磁场角动量理论,数值模拟计算了周期数不同的两块波晶片相位板衍射光强和角动量的分布,结果表明:两块相位板都能在较长距离内产生近似无衍射涡旋空心光束,光强和轨道角动量的分布与螺旋相位板产生的涡旋光束基本相同.在衍射光路中加入相位补偿器,调节o光和e光的相位差可以调节自旋角动量的大小,从而可以调节总角动量密度和平均光子角动量的大小.用这种空心光束导引冷原子或冷分子,原子在与光子相互作用过程中可获得可调的转动力矩. 展开更多
关键词 原子光学 涡旋光束 光子角动量 四台阶相位板
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一种可传输轨道角动量的螺旋光子晶体光纤 被引量:1
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作者 刘兆伦 隋艳茹 +2 位作者 郭晓洁 云伟 刘子岳 《半导体光电》 CAS 北大核心 2022年第2期347-352,388,共7页
设计了一种基于阿基米德螺线的新型螺旋光子晶体光纤,该光纤以二氧化硅为基底材料,包层由24个螺旋臂组成,每个螺旋臂包含11个小空气孔,纤芯设有大空气孔,包层与纤芯中间的环形区域用于传输轨道角动量模式。该结构在1300~1800 nm波段上... 设计了一种基于阿基米德螺线的新型螺旋光子晶体光纤,该光纤以二氧化硅为基底材料,包层由24个螺旋臂组成,每个螺旋臂包含11个小空气孔,纤芯设有大空气孔,包层与纤芯中间的环形区域用于传输轨道角动量模式。该结构在1300~1800 nm波段上可支持22种轨道角动量模式稳定传输,在1550 nm波长下,有效折射率差最高可达2.89×10^(-3),色散系数最低可达66.4 ps/(nm·km),非线性系数最低可达2.17 W^(-1)·km^(-1),且1500~1600 nm波段上的色散值变化均小于15.15 ps/(nm·km)。此螺旋光子晶体光纤不仅结构简单,且具有低非线性、色散平坦的性能,为螺旋光子晶体光纤的设计提供了思路。 展开更多
关键词 光纤光学 轨道角动量 光子晶体光纤 螺旋排列 色散平坦
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量子力学不确定度关系的作用分析 被引量:1
12
作者 孟泉水 常琳 《西安科技学院学报》 2000年第4期375-376,379,共3页
从另一角度对量子力学不确定度关系进行了重新认识。不确定度关系包容着深刻的理解内涵 ,它实质上是微观世界中显示物质粒子性和波动性的一种判据。
关键词 光子 电子 碰撞 动量 能量 量子力学 不确定度 粒子性 波动性
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涡旋微波量子雷达 被引量:6
13
作者 张超 王元赫 姜学峰 《雷达学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2021年第5期749-759,共11页
电磁波轨道角动量(OAM)量子态指构成电磁波的每个电磁波量子均具有OAM,是涡旋电磁波的重要形态之一。在微波波段,这种电磁波量子称为"涡旋微波量子"。涡旋微波量子与传统平面波微波量子具有不同的物理特性,针对传统吸波材料... 电磁波轨道角动量(OAM)量子态指构成电磁波的每个电磁波量子均具有OAM,是涡旋电磁波的重要形态之一。在微波波段,这种电磁波量子称为"涡旋微波量子"。涡旋微波量子与传统平面波微波量子具有不同的物理特性,针对传统吸波材料具有强反射系数,造成雷达散射截面积(RCS)增加,并提升目标回波的接收信号功率和检测概率,是对抗基于吸波材料的隐身目标之利器。该文提出了基于OAM量子态的涡旋微波量子雷达,给出了基本物理架构和数学模型,借助量子电动力学(QED)从理论上分析了涡旋微波量子的高回波功率特性,并通过实验验证了理论分析的正确性。在收发端均采用相同极化方式下,与传统平面波雷达相比实验中回波功率提高约9 dB。同时,配合典型雷达工作参数进行了仿真,明确了涡旋微波量子雷达在接收功率和检测概率等性能指标上的提升,进一步展现了涡旋微波量子针对吸波材料的反隐身能力。 展开更多
关键词 目标探测 轨道角动量 涡旋微波量子 OAM量子态 反隐身雷达
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论振动体电动力学(Ⅳ)——共振场规范变换与对称性 被引量:1
14
作者 王鼎聪 《石油化工高等学校学报》 CAS 2012年第4期29-37,41,共10页
提出了共振点点阵概念来解释微观粒子、原子、分子和宏观物体的对称性。共振点点阵是电磁规范变换,累加的共振点之和具有规范变换,呈U1对称性。共振点点阵是角动量守恒运动,是圆周惯性运动。电子角动量产生的原因是共振场方向决定的,电... 提出了共振点点阵概念来解释微观粒子、原子、分子和宏观物体的对称性。共振点点阵是电磁规范变换,累加的共振点之和具有规范变换,呈U1对称性。共振点点阵是角动量守恒运动,是圆周惯性运动。电子角动量产生的原因是共振场方向决定的,电场产生了向心力,磁场产生了切线离心运动。电子在不同能级跃迁是不同共振点阵的几率,共振辐射具有对称性。质心平衡差较大产生了共振辐射的对称性破缺,电子所释放能量产生了非规范变换,非对称性的辐射。原子和分子晶体是共振点点阵所决定的,核子之间共振点点阵将产生共振进动核子作用模型。共振辐射-光子在传播的过程与费米子聚集体(星球)产生弱相互作用,这个作用使光子能量发生衰减,衰减常数为哈勃常数H0。 展开更多
关键词 共振点 点阵 规范变换 对称性 角动量 共振辐射 光子
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Review on non-dipole effects in ionization and harmonic generation of atoms and molecules
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作者 Mu-Xue Wang Si-Ge Chen +1 位作者 Hao Liang Liang-You Peng 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第1期9-23,共15页
In this review,we will focus on recent progress on the investigations of nondipole effects in few-electron atoms and molecules interacting with light fields.We first briefly survey several popular theoretical methods ... In this review,we will focus on recent progress on the investigations of nondipole effects in few-electron atoms and molecules interacting with light fields.We first briefly survey several popular theoretical methods and relevant concepts in strong field and attosecond physics beyond the dipole approximation.Physical phenomena stemming from the breakdown of the dipole approximation are then discussed in various topics,including the radiation pressure and photon-momentum transfer,the atomic stabilization,the dynamic interference,and the high-order harmonic generation.Whenever available,the corresponding experimental observations of these nondipole effects are also introduced respectively in each topics. 展开更多
关键词 nondipole effects photon-momentum strong field approximation attosecond physics
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用物体与微粒子的动量交换解释万有引力定律 被引量:2
16
作者 李子丰 《中国西部科技》 2011年第28期1-3,共3页
万有引力定律已经获得了广泛的应用,但两个物体之间是如何吸引的,一直是物理学界的一个迷。引力子、万有斥力、亚光子海洋等假说,都存在缺陷,都没有圆满地解释引力的来源。假设:(1)空间中分布着以一定速度做类似分子热运动的微粒子;(2)... 万有引力定律已经获得了广泛的应用,但两个物体之间是如何吸引的,一直是物理学界的一个迷。引力子、万有斥力、亚光子海洋等假说,都存在缺陷,都没有圆满地解释引力的来源。假设:(1)空间中分布着以一定速度做类似分子热运动的微粒子;(2)物体在微观结构上是不连续的,组成物体的粒子之间有空隙,可以让部分微粒子穿过;(3)微粒子传给物体的动量与物体的质量成正比。用物体与微粒子的动量交换说比较好地解释了"万有引力"的来源和计算公式;"万有引力"是物体与微粒子的动量交换在两物体连心线上产生相互靠近的力的一种等效表达;"万有引力"系数G仅对地球附近天体精确;两物体间的"万有引力"与它们之间的中介物质有关;不存在引力子。 展开更多
关键词 万有引力 引力子 万有斥力 光子 微粒子 动量
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太赫兹雷达前沿探测成像技术 被引量:7
17
作者 王宏强 罗成高 +2 位作者 邓彬 刘康 易俊 《遥测遥控》 2021年第4期1-17,共17页
综述几种典型的太赫兹雷达前沿探测成像技术。首先,回顾太赫兹雷达技术的发展历程,分析其实用化进程中面临的挑战;然后,分别从太赫兹雷达增程、前视成像探测以及雷达信号处理三个方面展开论述,梳理太赫兹单光子探测、里德堡原子探测、... 综述几种典型的太赫兹雷达前沿探测成像技术。首先,回顾太赫兹雷达技术的发展历程,分析其实用化进程中面临的挑战;然后,分别从太赫兹雷达增程、前视成像探测以及雷达信号处理三个方面展开论述,梳理太赫兹单光子探测、里德堡原子探测、孔径编码成像、涡旋目标微动探测以及智能信息处理五种典型的太赫兹雷达探测前沿技术的研究背景、基本原理、技术优势等;最后,对全文进行总结。研究成果有望为突破太赫兹雷达在作用距离、探测体制等方面的技术瓶颈提供可行的技术途径,并进一步推动太赫兹探测机理、方法、器件和系统等全面创新发展,为战场侦察、精确打击以及远程预警等应用提供关键技术支撑。 展开更多
关键词 太赫兹雷达 单光子 里德堡原子 孔径编码 轨道角动量 深度学习
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论涡旋电磁波轨道角动量传输新维度 被引量:6
18
作者 张超 王元赫 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期211-222,共12页
轨道角动量(OAM)是电磁波的固有物理量,与电场强度的物理量纲线性无关,可构成无线传输中的新维度。从电磁波资源利用和发展的历史出发,分析了电磁波轨道角动量的物理特征,明确了只有电磁波量子携带内禀OAM的涡旋电磁波传输系统才可以获... 轨道角动量(OAM)是电磁波的固有物理量,与电场强度的物理量纲线性无关,可构成无线传输中的新维度。从电磁波资源利用和发展的历史出发,分析了电磁波轨道角动量的物理特征,明确了只有电磁波量子携带内禀OAM的涡旋电磁波传输系统才可以获得MIMO传输以外的无线传输新维度;统计态OAM涡旋波束中的电磁波量子形成的外部OAM与空域维度相耦合,无法构成MIMO传输以外的新维度,但在直射视距(Lo S)信道时可获得额外自由度和较低的复杂度。依据信道容量的不同,将典型涡旋电磁波OAM传输系统划分为4个不同区域,并着重指出量子态OAM涡旋电磁波传输可以形成超越传统MIMO容量界的含有OAM维度的新MIMO容量界。 展开更多
关键词 轨道角动量 无线通信 涡旋微波量子 涡旋电磁波 内禀轨道角动量 外部轨道角动量
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一种可用于轨道角动量的受激布里渊放大的光子晶体光纤放大器 被引量:1
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作者 赵丽娟 赵海英 徐志钮 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期161-174,共14页
为了实现高纯度轨道角动量模式的传输和放大,本文提出了一种可用于轨道角动量的受激布里渊放大的光子晶体光纤放大器并对其结构进行了设计.利用有限元法在C波段内对该光子晶体光纤放大器的传输性能进行了系统分析,研究结果表明,该光子... 为了实现高纯度轨道角动量模式的传输和放大,本文提出了一种可用于轨道角动量的受激布里渊放大的光子晶体光纤放大器并对其结构进行了设计.利用有限元法在C波段内对该光子晶体光纤放大器的传输性能进行了系统分析,研究结果表明,该光子晶体光纤放大器可支持66种轨道角动量模式的高纯度传输和放大,其传输的轨道角动量模式的纯度均高于99.4%.通过对不同拓扑荷数的轨道角动量模式的布里渊增益谱进行系统的分析,发现均具有较高的布里渊增益系数(>7×10^(-9)m/W),与现有的性能最优的OAM放大器相比提高了4—5个数量级,实现了较高的信号增益.该光子晶体光纤放大器的综合性能显著优于现有基于受激布里渊放大的光纤放大器和掺杂稀土离子的光纤放大器,这使其能够稳定、准确地对OAM模式进行同步放大和长距离传输,为轨道角动量模式激光系统的设计提供了一种可能. 展开更多
关键词 轨道角动量 受激布里渊放大 大信号增益 光子晶体光纤
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对光子动量的德布罗意公式的一种半经典力学理解探讨
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作者 刘武周 《曲阜师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2017年第4期81-83,共3页
提出了爱因斯坦光量子假设与牛顿经典力学相结合的一个半经典模型,模型中提出的理想挡板对光子产生力的作用并作负功,再利用牛顿经典力学的动量定理及动能定理推导出光子动量的表达式,所得表达式与光子动量的德布罗意公式完全吻合.
关键词 光子 波粒二象性 动量 德布罗意公式
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