1 量子光学与光量子器件国家重点实验室 山西大学光电研究所 山西 太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心 山西 太原 030006
强耦合是腔光力系统用于产生和观察许多宏观量子现象(如光力压缩态和纠缠态等)的基本条件,系统进入强耦合的明显标志是正交模劈裂。本文理论分析了加入光学参量放大器和相干反馈的光力系统中的正交模劈裂现象,并讨论分析了反馈回路的光学相位对正交模劈裂的影响。在不同参数情况下,如光学参量放大器参量增益、反馈分束器的反射系数和输入光功率等,模式位置和线宽随相移的变化。结果表明: 在其他参数一定时,通过调节反馈相位,初始无模式劈裂的系统随相位变化出现模式劈裂并达到最大的模式间隔,从而从弱耦合进入强耦合状态。而且,多个参数的协同调节,可有效提高模式劈裂的程度。该研究为实验上增强光力耦合强度的实验调节提供了方便,可广泛用于光力系统的弱力灵敏探测以及宏观量子态产生与测量等。
正交模劈裂 光学参量放大 相干反馈 强耦合 normal-mode splitting optical parametric amplifier coherent feedback strong coupling 量子光学学报
2023, 29(2): 020502
1 中国矿业大学化工学院，江苏 徐州 221116
2 中国矿业大学材料与物理学院，江苏 徐州 221116
可再生能源储能与燃料电池发电是目前中国双碳背景下最重要的发展方向。可逆固体氧化物电池(RSOCs)是极具前景的能源存储与转化装置，具有能量转化效率高、排放低等优点。通常氧电极(正极)材料的极化阻抗大、氧还原/氧析出反应慢，影响了RSOCs的性能，而氧表面交换系数(k)被认为是限制氧还原/析出反应的最关键因素之一。本文总结了目前国内外k值测定方法的种类、原理及其优缺点，并重点介绍了利用光透射弛豫方法测量k值的原理、优势及应用进展。同时分析总结了缺陷化学、表面化学、晶向、晶粒尺寸和晶界、结晶度等因素对k值以及氧电极催化活性的影响。最后对未来的研究方向提出了若干建议。
可逆固体氧化物电池 薄膜氧电极 氧还原/氧析出反应 氧表面交换 光透射弛豫 reversible solid oxide cells thin film oxygen electrode oxygen reduction/evolution reaction oxygen surface exchange optical transmission relaxation
1 山西大学物理电子工程学院，山西 太原 030006
2 量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
3 山西大学光电研究所，山西 太原 030006
4 太原理工大学信息化管理与建设中心，山西 太原 030024
实验搭建了高阶模光学小位移测量系统。利用高阶模作为本底光的平衡零拍系统进行测量，在600 kHz~3 MHz频率段，以200 kHz为间隔，分别测量了13个频率处的小位移，并给出了相应的最小可测位移量。在不同2 MHz信号光功率条件下，研究了压电陶瓷驱动电压、噪声功率谱、信噪比以及最小可测位移量之间的关系，并利用90 的信号光获得了1.76×10-10 m的最小可测位移量。该结果为基于光束横向位移测量系统进一步减小测量范围的下限提供了理论与实验依据。
量子光学 小位移测量 高阶横模 信号光功率 信噪比
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Opto-Electronics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
3 e-mail: liukui@sxu.edu.cn
4 e-mail: jrgao@sxu.edu.cn
This publisher’s note corrects the authorship in
Photon. Res.10, 2828 (2022)PRHEIZ2327-912510.1364/PRJ.469340.
Photonics Research
2023, 11(3): 392
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Opto-Electronics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
3 e-mail:
4 e-mail:
High-dimensional entanglement is a critical foundation for the growing demand for information capacity to implement the high-capacity quantum task. Here, we report continuous-variable high-dimensional entanglement with three degrees of freedom (frequency, polarization, and orbital angular momentum) directly generated with a single type-II optical parametric oscillator (OPO) cavity. By compensating both for dispersion in frequency modes and astigmatism in higher-order transverse modes, the OPO is capable of oscillating simultaneously and outputting thousands of entanglement pairs. The three degrees of freedom high-dimensional entanglement are verified simultaneously possessing frequency comb, spin, and orbital angular momentum entanglement via 14 pairs of Hermite–Gaussian mode correlations measurement. Then, the “space-frequency” multiplexing quantum dense coding communication is also demonstrated by using the entanglement resource. It shows the great superiority of high-dimensional entanglement in implementing the high-capacity quantum task. Apart from an increased channel capacity, it is possible to conduct deterministic high-dimensional quantum protocols, quantum imaging, and especially quantum computing.
Photonics Research
2022, 10(12): 2828
1 太原师范学院物理系 山西 晋中 030619
2 山西大学光电研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室 山西 太原 030006
3 山西大学, 极端光学协同创新中心 山西 太原 030006
理论分析了失谐情况下非简并光学参量振荡器的稳态解以及两组份纠缠噪声谱, 包括阈值以下和阈值以上两种条件下泵浦场、信号场和闲置场的失谐。结果表明, 在零频和低频处失谐会降低纠缠, 而高频处失谐可能提高纠缠度。此外, 在泵浦场和信号场反对称失谐(一个红失谐, 另一个蓝失谐)情况下, 在较大失谐范围能保持较高的纠缠度。这些结果为实验上通过调节失谐来控制和提高纠缠提供了依据, 可应用于需要失谐的光机参量相互作用实验和光弹簧灵敏度增强的引力波探测中。
腔失谐 光学参量振荡器 纠缠 噪声谱 detunings optical parametric oscillator entanglement noise spectra
中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室，天津 300300
针对低能见度天气条件下的多次散射影响，提出一种根据多次散射激光雷达方程反演斜程能见度的改进方法。首先，根据后向散射峰值拟合散射相函数，采用半解析蒙特卡罗法计算多次散射修正系数m；其次，根据Collis法求解能见度级数值，并将相应m值代入多次散射激光雷达方程；然后，采用Fernald法反演消光系数，求解斜程能见度；使用激光雷达探测不同能见度等级的雾霾和大雨天气回波信号进行实验验证，对所提拟合方法和常用Henyey-Greenstein（HG）函数方法得到的斜程能见度结果进行比较。结果表明，在雾霾天气条件下斜程能见度的结果相差10.9%，大雨天气条件下，斜程能见度相差5.6%。所提改进方法提高了后向散射激光雷达反演斜程能见度的准确性。
散射 多次散射影响 散射相函数 半解析蒙特卡罗法 后向散射 斜程能见度 激光与光电子学进展
2022, 59(4): 0429001
1 1.西南科技大学 环境友好能源材料国家重点实验室, 绵阳 621010
2 2.西南科技大学 核废物与环境安全国防重点学科实验室, 绵阳 621010
高熵陶瓷是近年来陶瓷材料研究的热点, 制备性能优异的高熵陶瓷是陶瓷材料的发展趋势。本研究采用燃烧法结合真空烧结制备出高熵透明陶瓷。测试结果显示燃烧法制备高熵(La0.2Nd0.2Sm0.2Gd0.2Er0.2)2Zr2O7粉体的平均晶粒尺寸为8 nm, 高熵粉体为无序的缺陷萤石结构。在真空炉中不同温度烧结的高熵陶瓷具有有序的烧绿石结构。烧结温度对高熵透明陶瓷的在线透过率影响不大, 最大透过率为74%(@1730 nm), 其透过率光谱中出现大量吸收峰。随着烧结温度的升高, 陶瓷的体积密度有所上升, 晶粒尺寸增大, 而维氏硬度逐渐降低。
山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室 山西 太原 030006
随着精密测量的发展, 量子噪声已经成为精密测量中的重要噪声来源。借助光场的压缩、量子纠缠等非经典特性的测量手段突破量子噪声极限, 从而提高测量精度; 另一方面, 无噪声放大技术可以实现信号的无噪声放大, 从而提高测量的信噪比。本文结合压缩态及无噪声放大技术的优势, 实现了一种基于无噪声放大的量子精密测量增强方案, 与经典测量相比, 信噪比增强到2.00倍。
精密测量 信噪比 光场压缩态 无噪声放大 precision measurement signal-to-noise ratio squeezed state noiseless amplification
1 山西大学 物理电子工程学院, 山西 太原 030006
2 山西大学光电研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
本文研究了由厄米高斯模TEM00作为信号光场、TEM10模作为本地光组成的小位移产生及平衡零拍探测系统, 实验上开展了基于该系统的声频段(20 Hz～20 kHz)横向小位移的产生和测量, 讨论了系统散粒噪声、指向性噪声和激光强度噪声对最小可测位移量的影响。通过噪声测量实验结果, 当信噪比为3 dB时给出了声频段不同频率处的最小可测位移量, 其中1 kHz处为 3×10－9?m, 10 kHz处为 1.2×10－10?m, 15 kHz处为0.85×10－10?m。本文为小位移测量系统中抑制声频段激光噪声, 减小系统指向性噪声的实验和理论研究奠定了一定的基础。
横向小位移 声频 指向性噪声 强度噪声 transverse small displacement Audio directional noise the intensity of the noise
