白光干涉、衍射实验的计算机仿真

以日光为白光光源,把日光光谱均匀分割为若干份色光,计算出各色光的RGB代码。基于Matlab软件编写出白光光栅衍射仿真程序,通过改变可调参数实现白光干涉、衍射实验(包括:光栅衍射、单缝及双缝衍射、双光束及多光束干涉等)的计算机仿真。结果表明,利用2 000份色光仿真白光干涉、衍射实验,图像色彩细腻而与实际实验的结果一致,并能直接投影于多媒体屏幕上,可应用于光学计算机辅助教学及光谱研究等领域。

白光夫琅和费衍射实验的计算机仿真

以日光为白光光源,把日光的可见光谱均匀分割为2 000份色光,计算出各色光的RGB代码。基于Matlab软件实现了白光夫琅和费圆孔、矩孔及单缝衍射实验的计算机仿真。结果表明,这些白光夫琅和费衍射实验的仿真图像色彩连续、细腻而与实际实验的结果一致,能直接投影于多媒体屏幕上,可应用于光学辅助教学等领域。

日光干涉与衍射典型实验的Matlab仿真

[目的]为了提供逼真的彩色干涉与衍射图样。[方法]以日光为光源,把日光的可见光谱均匀分割为2000份色光,基于Matlab软件实现了日光干涉与衍射典型实验的计算机仿真。[结果]这些典型实验的仿真结果图像色彩连续、细腻而与实际实验的结果一致。[结论]仿真结果图像能直接投影于多媒体屏幕上。

偏振纠缠双光子态的量子测距方案

量子纠缠是现代量子理论中非常重要的研究课题之一。随着量子纠缠光的制备以及相关应用技术的不断提升,目前纠缠光子的二阶关联特性在量子测量、量子成像、信息安全等领域中都有广泛的研究。通过使用II类相位匹配晶体(BBO晶体)参量下转换产生偏振光子对作为光源,提出利用光纤延迟器为调节器的实验方案,利用HBT干涉测量原理,通过测量纠缠光场的二阶关联特性推算出测距结果,并利用实验上验证了这一方案的可行性。

基于热敏超导边界转变传感的单光子探测技术

单光子探测是实现光量子信息处理的关键技术之一。基于热敏超导边界转变传感的单光子探测技术以其独有的极低的暗计数率、极高的量子探测效率和极强的光子数分辨能力而倍受关注。对比于其他的几种单光子探测技术,如光电倍增管、工作于盖革模式的雪崩二极管和超导纳米线等,本文将从其探测原理、实验样品制备和信号采集处理方法等方面出发,对基于热敏超导边界转变传感单光子探测技术研究的历史、现状进行综述,进而展望其未来可能的发展。

湮灭算符任意次幂本征态的Wigner函数

用在Fock态表象下的Wigner函数重构了湮灭算符任意次幂本征态的Wigner函数.分析了这些函数在相空间中的分布规律,并据此讨论了湮灭算符任意次幂的本征态的非经典特性.结果表明,Wigner函数的分布与湮灭算符本征值的大小有关;湮灭算符1次幂的本征态(即相干态)为准经典态(其Wigner函数的取值总是非负的),而其高次幂的本征态则具有明显的非经典特性(其Wigner函数均出现了负值).

湮没算符k次幂本征态的Wigner函数及其非经典特性

利用Fock态表象下的Wigner函数表达式,重构了湮没算符k次幂本征态的Wigner函数,并依据Wigner函数在相空间的分布规律,讨论了湮没算符k次幂本征态的非经典特性。数值结果表明:湮没算符k次幂本征态Wigner函数的分布与复参数α的取值有关;湮没算符1次幂的本征态(即相干态)为准经典态(其Wigner函数值总是非负的),而湮没算符大于或等于2次幂的本征态则都具有明显的非经典特性(它们的Wigner函数均出现了负值)。

日光光谱的计算机重现与仿真

将日光的可见光谱均匀分割为2000份色光,并计算了各色光的RGB值。以2000份色光为光源,基于Matlab软件重现了标准日光光谱,仿真了日光光栅光谱及日光棱镜光谱。结果表明,重现与仿真的日光光谱,色彩连续、细腻而逼真,可应用于与日光光谱相关的研究与应用领域。

叠加激发相干态及其非经典特性

构造由两个强度相同、相位互为共轭的激发相干态叠加而成的叠加激发相干态,计算该叠加态的Wign-er函数、二阶相干度及MandelQ因子,并据此分析其非经典特性。结果表明,叠加激发相干态的Wigner函数出现负值,其二阶相干度及MandelQ因子均小于1,说明叠加激发相干态的准概率分布出现负值,其光场具有反聚束效应,光场的光子数分布呈亚泊松分布。该叠加态是具有非经典特性的量子态。

湮没算符三次幂本征态的非经典特性

基于量子态的反聚束效应及Wigner函数的分布规律,利用二阶相干度及Fock态表象下Wigner函数的表示式,分别计算湮没算符三次幂本征态的二阶相干度及Wigner函数,讨论湮没算符三次幂本征态的非经典特性.结果表明,湮没算符三次幂本征态都具有反聚束效应,并且其Wigner函数均出现负值.这说明湮没算符三次幂本征态都是具有非经典特性的量子态.

不同波长下氩原子高阶阈上电离的类共振增强结构

利用量子S-矩阵理论,借助一致近似方法,研究了波长分别为800,1300与2000 nm的强激光场下氩原子高阶阈上电离光电子能谱的类共振增强结构.结果表明:在近红外和中红外波段的强激光场下,阈上电离光电子能谱中均会出现类共振增强结构,而出现的光强正好满足通道关闭条件,从而进一步证实了类共振增强的通道关闭机理解释;发现随着激光波长和光强的增加,光电子能谱中类共振增强和抑制会交替出现,该原因可能是电子返回次数不同的"量子轨道"间的相干叠加,这可以解释实验观察到的长波长下出现的类共振增强能量范围展宽的现象.研究表明,在中红外波段的强激光场下,也会出现与近红外波段类似的type-I和type-II类共振增强结构.

λ4低温超导共面波导谐振器的研究

讲述了一种高Q值的λ4吸收型超导共面波导谐振器的设计、制备及在低温超导状态下对其传输特性的测量分析。通过磁控溅射工艺在硅基底上沉积一层铌膜,再通过光刻工艺制备出谐振器样品。在100 mK的低温状态下,利用矢量网络分析仪测量其传输特性,并研究了温度对传输特性的影响。实验结果表明:该谐振器的Q值可达105量级,损耗在-15 dB左右;温度升高时,谐振频率增大,传输系数S21,相位φ也随之发生变化。

偏振纠缠双光子态的纠缠特性分析

纠缠是量子理论中一个很奇妙的现象,产生纠缠态一直是科学上一个很重要的工作。本文以II类相位匹配的非线性晶体(BBO晶体)参量下转换产生纠缠光子对为例,分析了所制备纠缠态的纠缠度和其纠缠特性。利用选择合适的测量基的方法提高所制备纠缠态的纠缠度,并通过测量极化关联曲线的方法验证了这一方法的可行性。

制备囚禁冷离子的振动压缩量子态

基于非Lamb-Dicke近似下激光-离子相互作用的动力学规律,讨论了如何利用一系列的激光脉冲来驱动囚禁冷离子.从囚禁冷离子的运动基态出发获得压缩相干态、压缩奇偶相干态、压缩真空态等一系列的振动数态的叠加态.结果表明,只要适当地调节各个所用激光脉冲的长度和相位,总能很好逼近所需要的压缩量子态.

多光子激发相干态的Wigner函数

Wigner函数的负性是非经典量子态的重要判据之一.利用Fock态表象下Wigner函数的一般表达式,重构了相干态|z〉的k光子激发态|+k,z〉～a-k|z〉(k≥1)的Wigner函数,并根据其数值结果讨论了该量子态的非经典特性(这里a-1为Bose湮没算符的逆算符,其作用相当于Bose产生算符).结果表明,不论k取奇数还是偶数,相干态的这些k光子激发态都具有非经典特性;而且k的取值越大,这些量子态的非经典特性越明显.

Kinnersley黑洞中Weyl中微子的Hawking辐射

采用一种新的乌龟坐标变换,我们在Damour-Ruffini-Sannan理论的框架下研究了做变加速直线运动和任意加速运动的Kinnersley黑洞中Weyl中微子的Hawking辐射现象结果发现,与采用通常乌龟坐标变换所得到的结果比较,Hawking辐射的谱分布仍然呈黑体谱形式但辐射温度明显不同;此外,对任意加速运动的Kinnersley黑洞而言,其Hawking辐射温度除受加速度大小的变化影响外,还与加速度在角度方向上的变化率有关.

光学微腔中少光子数叠加态的耗散动力学

通过考察耗散光学腔中少光子数叠加态的Wigner函数随时间的变化行为,揭示其非经典特性的动力学演化.结果表明,初始时Wigner函数为负的少光子数叠加态,在耗散过程中其负性逐渐减小直至消失,并最后达到一个稳定的正值.但这并不意味着耗散量子态非经典特性的完全消失.实际上,作为非经典特性的另一个重要参量,光子的二阶关联函数g^(2)(0)(g^(2)(0)<1意味着光子是非经典地反聚束)是一个耗散动力学不变的物理量.我们证明,光子的二阶反关联函数g^((2A))(0)却是一个随着耗散而改变的物理参量,从而可以用于描述光学微腔中光量子态的耗散动力学行为.最后,我们给出一个在实验上如何制备少光子数叠加态并对其Wigner函数进行探测的方案.

利用光子纠缠混合态实现Bell不等式检验

Bell不等式的违背是量子非局域关联存在的重要证据之一.利用各种纠缠源,人们已经在多个实验中实现了这种违背的验证.然而,最优的违背(即Cirel’son极限)仍未能在实验上达到.针对其中的两种可能的原因:所使用纠缠源的纠缠度难以达到最大纠缠或者所选取的测量基并非是最优测量基;本文利用商用光子纠缠源在实验上探索这一问题的可能解决方案.我们首先在实验上验证了,基于通常两体光子纠缠纯态假定所选取的测量基并不能得到Bell不等式的最佳违背.利用量子态层析技术,我们重构了该商用纠缠光子态的密度矩阵,并证实了实验中所用的纠缠光源是一个混合纠缠态.据此,我们对测量基进行了优化,明显地提高了Bell不等式的违背程度.