基于有序算符内的积分技术和量子力学相干态表象,本文研究了激发相干态在耗散量子通道中的Husimi函数的演化情况,首次推导了Husimi函数在耗散量子通道中的解析表达式,并通过绘制图形讨论了各种参数对Husimi函数的影响。

利用输出波长为1.3 μm的全固态单频红外激光器进行外腔倍频,获得稳定的外腔倍频红光激光输出,产生的红光用来泵浦由Ⅱ类非临界相位匹配的LBO晶体构建的光学参量振荡腔。在光学参量振荡器非简并运转的情况下,观察到了信号光和闲置光的强度差起伏的关联,实测强度差噪声压缩度为3.9 dB。

研究了耗散真空腔场中二能级单原子的辐射谱。推导出了原子辐射谱的一般表达式。讨论了腔的耗散系数以及在考虑腔耗散之后测量时间对辐射谱的影响。结果表明:当腔耗散系数增大时,峰的相对高度迅速减小,且数目减少;当腔耗散一定时,只有选择适当的测量时间,辐射谱才显现出比较明显的量子特性。

采用全量子理论和数值计算方法,研究了初始处于相干态的双模腔场与一个V型三能级原子共振相互作用的量子统计性质,讨论了在没有对原子进行态选择性测量、直接对原子进行态选择性测量和应用经典微波场并对原子进行态选择性测量的三种情况下,腔模平均光子数、耦合系数及相互作用时间对亚泊松统计、模间相干性、光子聚束反聚束效应和违背Cauchy-Schwarz不等式的影响。结果表明:对原子进行态选择性测量后,亚泊松统计特性明显地增强、模间反相关性明显地减弱、Cauchy-Schwarz不等式总是被违背;两个腔模平均光子数差比较大时,对原子进行态选择性测量后,a模腔场总是呈现反聚束效应。

利用J-C模型,采用数值计算方法研究了相干态光场与级联型三能级原子相互作用过程中场的压缩效应和反聚束效应。讨论了选择原子测量对相干态光场与级联型三能级原子相互作用过程中场压缩效应和反聚束效应的影响。

密钥协商是连续变量量子密钥分发中不可或缺的组成部分,本文介绍了如何利用Xilinx ML405开发板,实现嵌入式Linux系统移植。同时进行了Linux环境下的量子密钥协商系统开发,实现了量子通信系统平台的控制系统核心功能,并实验验证了自适应区间划分协商算法的有效性。

将激光器锁定到合适的参考频率上,可以有效地改变激光器的频率稳定性。1 560 nm的分布反馈式半导体激光器,可以通过倍频锁定于铷原子吸收线上。实验中我们利用PPLN准位相匹配晶体进行倍频,当输入光为1.6 W时可以获得25 mW的倍频光,非线性转换系数为0.96 %/W。我们还将激光器的频率锁定于Rb原子的吸收线上,30 s内剩余频率起伏约为±3.5 MHz。

两平行光子晶体单模波导的相互耦合组成一个耦合结构。两本征模的色散曲线相交并出现简并,简并模之间的耦合作用使模式的分布发生了改变。由于耦合的作用,各个波长的光波会在不同的波导中传输。在简并点处两本征模发生解耦合,光波会沿着原来的方向传输。将两个不同耦合长度的光子晶体波导耦合结构集成在一起,就可以组成一个三波长的光子晶体波分复用器。

分析了光子晶体实现光学频率变化的方法。阐述了光子晶体光学频率变换的原理,用软件仿真了冲击波作用光子晶体的折射率变化和带隙变化,分析了冲击波速度和冲击波作用光子晶体时间的长短对光学频率变化的影响,结论表明,冲击波速度越大光学频率的变化量越大,冲击波作用光子晶体的时间越长光学频率的变化量越大。由于利用光子晶体的禁带特性,能够对落入光子晶体禁带中的光波实现全反射,故频率转换效率很高。此种方法在近几年发展起来的可调谐激光器有重要的应用,也是光子晶体一个新的研究领域。

用传输矩阵法计算了不同介质厚度对光量子阱结构的传输特性。计算结果表明:光子的束缚效应将导致波长的量子化。通过微小地改变阱区和垒区介质的厚度可改变束缚态的波长,且阱区和垒区介质厚度的变化与束缚态波长的变化呈良好的线性关系,阱区介质厚度的变化对束缚态波长的变化大于垒区。阱区介质厚度与束缚态半峰宽呈阶梯形状降低,而阱区介质厚度与束缚态品质因子呈阶梯形状升高。此结果为设计所需要的束缚态波长光量子阱结构提供了理论依据,也为光量子阱实现热敏开关提供了理论基础。

为了得到双光子非相干耦合光伏孤子族的结果,采用数值模拟方法,对稳态情况下多束互不相干的光束在双光子光伏光折变晶体中的传播进行了研究。结果表明:具有相同偏振和相同波长的多束互不相干的入射光束可在晶体中形成双光子非相干耦合光伏孤子族。当入射光束中仅包含两个分量时,孤子族就转化为光伏孤子对。并用双光子光伏光折变晶体Cu:KNSBN和LiNbO3进行了分析说明。研究结果可为空间光孤子理论的发展提供理论依据。

给出了具有椭球边界量子棒经过坐标变换成球形边界的哈密顿量。采用线性组合算符和幺正变换的方法研究了在抛物限制势下量子棒中弱耦合磁极化子的第一内部激发态能量E1、激发能量ΔE和从激发态到基态跃迁谱线的频率ω随横向和纵向有效受限长度lp和lz、电子－声子耦合强度α、椭球的纵横比e′以及磁场的回旋频率ωc的变化关系。数值计算结果表明:第一内部激发态能量、激发能量和跃迁谱线频率随横向和纵向有效受限长度的减少而迅速增大,随回旋频率的增加而增大。第一内部激发态能量随耦合强度的增加而减少。当e′>1时,跃迁谱线频率和激发能量随纵横比的增加而增大,当e′<1时,随着纵横比的减少而增加。当e′=1时,它们取稳定的极小值。

输出功率和光束质量一直以来都是高功率激光器的两大技术难点。本文采用并联主振荡－功率放大(MOPA)相干合成方法来提高输出光束的功率和光束质量。建立多级MOPA相干合成系统模型,通过计算分析,得到耦合效率、合成效率对合成功率密度及系统输出功率大小的影响;并对模型略加扩充,得到相位偏差对相干合成功率密度的影响,为高功率激光器的设计提供依据。

由Wigner算符的完备性和Weyl对应,我们推导出一个能获得纯态密度算符的新等式。借助此公式,可以方便快捷的构造出量子力学中一些有用的新表象。