利用非平衡光纤干涉系统,理论分析且实验测量了光反馈强度变化过程中,光场不同状态即相干光、相干与混沌的混合光及混沌光的光子互相关,并实现了对上述光场的区分。研究分析了不同状态光场的二阶光子互相关随着延迟时间和相干时间的变化,结果表明:相干光的二阶光子互相关g^(2x)(τ)只在零延迟处存在极小值且为0.5;混沌光g^(2x)(τ)只在对称延迟处存在两个极大的峰值且为1.25;相干与混沌的混合光g^(2x)(τ)不仅在零延迟处存在极小值,而且在对称延迟处存在两个极大的峰值,同时随着混沌光所占比例的增大,g^(2x)(τ)延迟对称处的峰值从1增至1.25,零延迟处的g^(2x)(0)由0.5增至1,表明此时混合光场正由相干光向混沌光过渡。实验上测量了无反馈时,相干光的二阶光子互相关g^(2x)(τ)并获得光场的相干时间为65 ns;反馈强度在2.5%时,测得混沌激光的g^(2x)(τ)并得出混沌光占比75%,及相应的相干时间0.7 ns;反馈强度为18%时,测得相干塌陷混沌光的g^(2x)(τ)及其相干时间0.8 ns。理论与实验结果符合良好。表明该方法可明确区分不同混沌占比状态下的光场及对应的相干时间,为进一步揭示及监测输出光场的量子统计特性提供了理论和实验基础。

对于一个非相干成像系统,可以将两个非相干点光源的空间分辨能力当作分辨率的标准。除了直接成像外,还可以对像平面上的光场进行其他探测,然后从测量结果中对光源的信息进行统计推断。统计推断的误差极限是由测量结果中的随机性决定的,不同测量方案产生的随机性程度也不同。通过考虑像平面的光场的量子态,使用量子检测和估计理论,可以获得两个关于非相干点光源分辨率的量子极限和最优化测量方案。最近的研究发现,横向空间模式分解复用等方法可以很大程度地改进亚瑞利区域内的两个非相干点光源的分辨率,超越直接成像方法下的经典分辨率极限。本综述介绍了基于量子检测和估计理论的非相干超分辨成像的研究和进展。

结合Sahu-Shanmugam和Fournier-Forand体积散射函数,使用蒙特卡罗方法建立水下激光传输信道模型,利用该模型分析了接收端的光束扩展特性。研究了三种典型水域下,接收视场角和接收面直径对光束功率密度的影响,以及不同接收距离下光束功率密度的分布特性。结果表明:随着水域散射系数的增大和传输距离的增加,会加剧光束分布扩展;随着接收面直径的增大,光束功率密度的变化趋势逐渐减小,光束功率密度幅值随着接收视场角的增大而增加;随着传输距离的增加,光束功率密度分布逐渐离散。这些结果为水下定位或水下接收机等设计提供参考。

针对海洋悬浮粒子引起水下激光传输信道的复杂性问题, 采用等效球形粒子米氏散射理论和蒙特卡罗数值模拟方法,研究海洋悬浮粒子对水下光通信链路的影响。分析了悬浮粒子特性及入射光波长与光学系数的关系, 研究了粒子尺寸和复折射率对接收归一化能量、接收光强、信道传输长度、信道时延的影响。理论分析和仿真结果表明：粒子的光学系数会随着粒子尺寸增大而增大, 使相同信道长度的接收归一化能量减小, 接收光强减弱, 信道时延增大；粒子复折射率虚部越小, 接收的归一化能量越强, 接收光强峰值越大, 但复折射率虚部相同而实部不同时, 接收光强峰值的大小取决于反照率, 反照率越大, 接收光强越大。

将三模压缩算符作用在三模真空态上构建三模压缩真空态。对三模中的两个模进行测量，讨论这种选择性测量对第三模的压缩效应、反聚束效应和光子统计分布的影响。研究结果表明：若测得第一和第二模场处于双模压缩态，那么第三个模场塌缩为单模压缩态，且其压缩效应得到增强；量子态测量可增强光子统计分布的非经典特性，但对第三模场的反聚束效应没有影响。

以激光外差探测中两束光的特性为基础, 分析了相干光场和多模热光场的光子统计模型。分别讨论了上述两种光场的二阶和三阶统计特征, 其中二阶统计对应于Fano因子, 三阶统计对应于对称因子。对上述两种光场的Fano因子和对称因子进行了实验测量。结果显示, 相干光场的Fano因子和对称因子不随入射光子数而变化。将理论模型和实验数据相结合可得到与之对应的串扰概率为0.032 1, 探测器增益系数为1.046 0 ph。多模热光场的Fano因子随着入射光子数增加呈直线上升趋势; 目标运动速度加快, Fano因子逐渐减小, 表示回波光子波动减小, 认为其本质原因是热模个数增加引起的平均效应; 而多模热光场的对称因子呈抛物线趋势逐渐增加。对相干和多模热光场统计特性的研究, 为光子计数体制激光外差探测奠定了基础。

An efficient scheme for photon statistics measurement is presented based on the Hanbury-Brown-Twiss configuration. We set the sampling time Ts to satisfy the relationship of Ts<Td<Tm, where Td is the dead time of each detector and Tm is the laser pulse repetition period. And each single photon detector cannot detect more than one photon in each pulse. The approach can sufficiently eliminate the influences of the detector’s dead time on photon statistics. At last, the photon statistics of coherent field is experimentally determined.

采用求解Schr?dinger方程和数值计算方法，研究了Kerr介质中双模奇偶纠缠相干光场与V型三能级原子相互作用系统的光子统计性质，分析了双模奇偶纠缠相干光场的纠缠度、Kerr介质与光场的耦合强度、双模光的平均光子数、失谐量和原子基态概率幅对光子统计性质的影响。结果表明：双模奇偶纠缠相干光场的纠缠程度对光子统计性质的影响不十分明显；Kerr效应增强使演化曲线上下移动，曲线的振荡频率变大、振荡幅度变小；保持场模1的光子数不变而改变场模2的光子数，会使演化曲线向上或向下显著移动、曲线的振荡幅度发生变化；失谐量的改变对光子统计特性也有一定影响；原子初态中基态概率幅的变化使演化曲线上下显著移动。

研究了存在Kerr介质时依赖强度耦合单模压缩真空场与耦合双原子非共振相互作用系统中光子的统计性质,运用数值方法讨论了系统参数对光子统计性质的影响.结果表明:Kerr介质、失谐量、原子间相互作用、光场初始压缩因子和原子的初始状态对光子的统计性质有较大的影响.