Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China
2 Shanghai Engineering Research Center of Hierarchical Nanomaterials, Shanghai 200237, China
3 Shanghai Frontiers Science Center of Optogenetic Techniques for Cell Metabolism, Shanghai 200237, China
Nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond are progressively favored for room-temperature magnetic field measurement. The signal to noise ratio (SNR) optimization for NV diamond magnetometry generally concentrates on signal amplitude enhancement rather than efficient noise processing. Here, we report a compound filter system combining a wavelet denoising method and an adaptive filter for the realization of an efficient weak magnetic measurement with a high SNR. It allows enhanced magnetic field measurement with an average SNR enhancement of 17.80 dB at 50 nT within 500 mHz to 100 Hz and 14.76 dB at 500 mHz within 50 nT to 1100 nT. The introduction of this system in NV diamond magnetometry is aimed to improve signal quality by effectively eliminating the noise and retaining ideal signals.
nitrogen-vacancy center quantum sensing signal processing Chinese Optics Letters
2023, 21(11): 111201
利用光诱导原子解吸附效应,无需加热就可实现碱金属原子浓度的调控,简易有效,故常被应用于光纤内碱金属原子的充载和磁光阱内单原子的捕获等。在使用460 nm的发光二极管阵列进行原子解吸附时,发现铷原子池的温度上升,说明光解吸效应受到了光热效应的影响,但目前关于光解吸附实验中的光热效应研究鲜有报道。当解吸光功率密度较小时,光热效应的影响几乎可忽略。当增大解吸光功率密度时,光解吸效应以及光热效应的影响不断增大且对原子浓度增长的贡献趋于接近,在两种效应的共同作用下,原子浓度的增长幅度得到进一步提高。研究结论对光子芯片研究具有参考意义。
量子光学 光诱导原子解吸附 光热效应 光学深度 原子浓度 中国激光
2021, 48(23): 2312001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京100049
二能级量子体系的相干操控对于精密测量和量子信息处理非常重要,如原子钟、原子干涉仪和量子计算等。在实验上观察到相干微波-射频(MW-RF)场驱动下的铷原子超精细基态的双光子Rabi振荡现象。基于塞曼子能级之间热弛豫过程的标定和微波跃迁的测量,清晰地分辨出叠加有热弛豫过程的原子态布居相干振荡。实验测得并详细讨论了广义Rabi频率与中间态失谐和微波/射频功率的关系。当中间态失谐较大时,实验结果与等效二能级理论模型非常吻合;但当中间态失谐较小时,少量原子占据中间态造成实测的Rabi频率偏离理论值。这些结果为二能级量子系统的相干操控提供了有力的理论支持。
原子与分子物理学 Rabi振荡 双光子(微波-射频)跃迁 原子与场相互作用 光学学报
2018, 38(10): 1002001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海201800
2 中国科学院大学, 北京100049
超冷原子体系中要观测增益平衡的宇称-时间(PT)对称,需产生受控的原子布居增益/损耗及相干耦合。本文提出了动态控制原子芯片上双阱中原子输运实现原子布居指数增长的方法。采用直接蒙特卡罗方法数值研究了原子系综在双阱间的输运动力学,发现初始原子数和温度会显著影响输运效果,如目标势阱中的原子布居增益速率和转移效率。此外,还细致分析了左侧势阱抬升时间对右侧势阱中原子布居增长趋势的影响效果。该方案为在超冷原子气体中实现有增益/损耗的PT对称量子体系提供了切实可行的方法。
超冷原子 原子芯片 宇称-时间对称性 双阱 直接模拟蒙特卡罗方法
中国电子科技集团公司 第13研究所, 河北 石家庄 050051
提出了一种新颖的波束可调天线。该天线辐射单元采用加载电容的超材料结构, 相较于传统波导裂缝阵列天线的辐射缝隙, 超材料辐射单元的尺寸缩小了76%; 天线采用蚀刻有超材料结构的Rogers RT5880印刷电路板(PCB)作为天线辐射面, 通过调整加载在超材料单元上的电容来调整波束指向。天线的测试结果与电磁仿真软件仿真结果接近。测试和仿真结果表明, 天线工作在频率15 GHz, 最大增益为11 dBi, 辐射效率为80.8%, 波束可调天线实现了-28°,-20°,-12°,-6°,6°, 13°和24°七种不同波束指向。
超材料 电容加载 可重构天线 波导缝隙阵列天线 metamaterial capacitor-loaded reconfigurable antenna waveguide slot array antenna 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(5): 803
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Quantum Optics and Center for Cold Atom Physics of CAS, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
We propose a robust scheme that creates a toroidal magnetic potential on a single-layer atom chip. The wire layout consists of two interleaved Archimedean spirals, which avoids the trapping perturbation caused by the input and output ports. By using a rotation bias field, the minimum of the time-averaged orbiting potential is lifted from zero, and then a relatively smooth and harmonic ring trap is formed. The location of the waveguide is immune to the magnetic variations, as it is only determined by the wire layout. The ring waveguide offers an ideal solution to developing a compact and portable atomic gyroscope.
020.3320 Laser cooling 020.1335 Atom optics Chinese Optics Letters
2016, 14(7): 070201
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出了基于磁不敏态的Raman-Nath对称分束方法和内态干涉方案。基于磁不敏态的干涉对磁场涨落敏感性较低，有助于增强干涉条纹的对比度。如果将Raman-Nath对称分束方法应用于路径共轭的原子陀螺仪，系统噪声可显著降低。通过优化双脉冲对称分束参数，可以获得较高的衍射效率。内态干涉方案成功解决了干涉动量态易受环境影响的问题。
原子与分子物理学 原子干涉仪 相干分束 冷原子
1 中国科学院 上海应用物理研究所, 上海 201800
2 信阳师范学院 物理电子工程学院, 河南 信阳 464000
为了在一次扫描质子核探针实验中能获取多种物理信息,研制了多功能信号探测与数据获取系统。系统由组合探测器、多站多参量数据采集与束流扫描、样品台控制与显微观测三个子系统组成。组合探测器包括了Si（Li）X射线探测器,高纯Ge γ射线探测器,以及Au（Si）面垒带电粒子探测器,可完成多种物理参数的同时获取。系统的核心数据采集与束流扫描系统基于NI 公司的PXI-7852R数据采集卡和LabVIEW 软件平台,具备了多个物理信号采集、多能谱显示以及束流扫描和二维成像等功能。六轴高精度真空样品台由计算机控制,可实现显微图像对样品的定位及对扫描区域的可视化选择。初步实验验证了该系统的可靠性与稳定性。
扫描质子核探针 信号探测 数据获取 scanning proton microprobe signal detection data acquisition 强激光与粒子束
2015, 27(11): 114005
燕山大学电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
根据光纤光学传输理论建立了偏芯光纤的理论计算模型, 通过菲涅耳公式推导出偏芯光纤倏逝波的表达式, 进而求出了倏逝波的穿透深度。运用 RSoft软件中的 BeamPROP模块对偏芯光纤进行光学结构建模, 仿真出偏芯光纤中的模场分布、倏逝波场以及基模有效折射率随纤芯偏移距离的变化趋势。仿真结果表明: 偏芯光纤的包层倏逝波散射随着纤芯与外界介质距离 δ增大而显著减小; 同时基模有效折射率随纤芯与外界介质距离 δ的增大而显著增大, 当 δ达到 8 μm时, 有效折射率趋于稳定。
偏芯光纤 倏逝波 传输特性 eccentric core optical fiber evanescent wave propagation characteristics BeamPORP BeamPROP
1 中国电子科技集团公司第二十七研究所, 河南 郑州 450047
2 92038部队,山东 青岛 266041
在傍轴近似条件下建立了OPO的数学模型,通过引入三波混频中时间与空间关系,采用分步傅里叶算法模拟了纳秒级脉冲和连续光波在谐振腔内的三波混频过程。理论模型中考虑了不同频率光波之间的色散关系,可以在高转换效率情况下分析不同泵浦脉冲功率、脉冲时长、腔镜透反射比以及不同种子光输入等情况下的输出波形、功率以及OPO阈值等特性。实验中采用掺杂MgO的周期性极化铌酸锂晶体(MgO∶PPLN)为非线性介质,在输入1.06 μm泵浦激光脉冲能量为0.4 mJ时,产生3.8 μm闲频光超过0.07 mJ输出,与数值模拟结果0.08 mJ较为符合。
光参量振荡器 数学模型 纳秒脉冲 高转换效率 optical parametric oscillator numerical model nanosecond pulse high conversion efficiency
