研发进展

• 压缩态光场发生器

  <正>压缩态光场发生器是集基波和二次谐波双波长输出的连续单频激光器、光学参量放大器(OPA)与平衡零拍探测器为一体,直接产生单模振幅压缩态光场的装置,并能通过所附的探测系统定量测定压缩度。该压缩态光场发生器可用于量子信息及量子测量领域。

  2024年04期 v.30;No.117 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 371K]
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• 全固态高功率连续可调谐钛宝石激光器

  <正>全固态高功率连续可调谐钛宝石激光器采用一体化的腔型设计可保证长时间的稳定运转。殷钢材质的高稳定度参考腔,可以保证激光器长时间稳定单纵模输出。

  2024年04期 v.30;No.117 131页 [查看摘要][在线阅读][下载 371K]
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量子光学

• 相干反馈实现非相敏放大器量子压缩特性增强的理论研究

  胡飞飞;洪丹轲;黄昱;林旭斌;吴彤浩;韩亚帅;刘云;

  基于原子四波混频的非相敏放大器是实验制备强度差压缩态光场的理想方案之一，提升其量子特性对于此非经典光场在量子信息和精密测量领域应用具有重要意义。利用分束器作为反馈控制器，将非相敏放大器输出的共轭光场部分反馈回真空端口，可实现其输出光场强度差压缩特性增强。针对相干反馈的非相敏放大器，本论文系统研究了其压缩增强效果随系统物理参数的依赖关系。研究结果表明，在忽略损耗的理想情况下，通过调控反馈控制器的反射率可实现无穷大的压缩增强效果。在实际实验系统的参数条件下，相干反馈系统依然可以实现显著的压缩增强。本论文研究成果可为基于相干反馈的非经典光场操控提供理论依据。

  2024年04期 v.30;No.117 7-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 670K]
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• 面向频分复用量子通信的边带纠缠光源实验制备

  史少平;武奕淼;刘璇;田龙;郑耀辉;

  量子边带纠缠作为一种重要的量子资源，可以通过主动路由的方式将其分配至系统的多个节点，实现多通道、大容量的量子信息处理。利用基于非线性晶体的光学参量下转换过程，可以制备大量的纠缠边带模式，然而在提取及操控这些模式时仍面临挑战。本文提出了一种频率梳种子注入的优化控制方案，利用马赫-曾德尔干涉仪结构的光纤耦合波导振幅调制器对基频光场进行频率调制，制备与纠缠边带模式具有相同频率分布的相干辅助光场，通过将其与光学参量振荡腔输出的空间模式耦合，成功制备了具有相干振幅的明亮边带纠缠光场。结合高效模式滤波、低损耗反馈控制及时间延迟补偿等技术，我们实现了对纠缠边带模式的稳定控制及高效探测。在实验中，我们实现了多对纠缠边带模式的同时探测，测得的正交振幅与正交位相分量的量子关联度在1～15 MHz的带宽内均超过6.0 dB。该方案为纠缠边带模式的控制和扩展提供了一种简单高效的方法，可以进一步被应用于实现多通道复用的量子通信中。

  2024年04期 v.30;No.117 14-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 927K]
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• 三能级系统中非绝热和乐量子门的鲁棒性

  黄杰东;钱洋;陆杰;延英;

  量子逻辑门的高保真度和高鲁棒性是实现量子计算的关键指标。在众多实现量子逻辑门的方法中，利用几何相位的全局特性来构建量子门是一种有效的途径，因为其对局部扰动具有较强的容错性。本文在非绝热几何量子计算框架下，基于含时微扰理论，提出了实现高鲁棒性量子门的解析条件。针对失谐误差和拉比误差，本文进行了详细的讨论和优化，最终在理论上消除了二阶近似下的拉比误差项，得到了更优且在实验中易于实现的脉冲方案。特别地，与文献中的一些方案相比，依据拉比误差的大小，我们能够将保真度的偏差降低1至2个数量级。

  2024年04期 v.30;No.117 23-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 878K]
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精密测量物理与技术

• 基于Khalili标准具与高阶LG模式的膜层热噪声抑制

  王凯;张玉驰;郭奇;郑耀辉;张天才;

  测试质量镜反射膜层的热噪声是引力波探测等高精度测量中重要的极限噪声源，已经成为了增强探测灵敏度的主要限制之一。本文针对第三代引力波激光干涉仪使用波长为1 550 nm的光源，结合具有分布式反射膜层的Khalili标准具（Khalili etalon,KE）和高阶拉盖尔-高斯（Laguerre-Gauss,LG）模式两种技术有效地抑制了热噪声。基于涨落耗散定理，确定了KE前、后反射膜层的分布，计算了高阶LG模式下KE的膜层热噪声，将噪声抑制到原来的1/3。

  2024年04期 v.30;No.117 33-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 715K]
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光与物质相互作用

• 外磁场作用下⁸⁵Rb原子暗共振效应的研究

  李志鹏;燕阳;张恒飞;王三丹;元晋鹏;汪丽蓉;

  本文主要研究了~(85)Rb原子在外磁场作用下由于磁诱导跃迁产生的暗共振效应。在~(85)Rb原子Λ型能级系统中，根据理论计算在不同磁场强度下~(85)Rb原子磁子能级间的跃迁概率结果，实验中选取耦合光输出频率对应于5S_(1/2 )(F_g=2,m_F=0)-5P_(3/2 )(F_e=1,m _F=-1)磁子能级跃迁，探测光输出频率在5S_(1/2 )(F_g=3)-5P_(3/2 )(F_e=1)超精细结构跃迁附近扫描，在外磁场作用下观察到~(85)Rb原子的暗共振效应。当外磁场强度从900 G逐渐增加到1 200 G时，对应的暗共振信号峰值位置频移了约1.11 GHz，与利用密度矩阵理论获得的计算结果吻合很好。外磁场作用下原子暗共振效应的研究对于实现远离原子共振跃迁位置的激光频率大范围调谐锁定具有重要意义。

  2024年04期 v.30;No.117 44-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 833K]
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• 光学腔辅助动力学晶格中的两组分玻色子

  张雅丽;樊景涛;贾锁堂;

  本文研究一种由光学腔辅助的两组分晶格玻色子系统。在真空环境下，该玻色气体的两个组分具有完全不同的局域特征，而腔光子会诱导两个组分间的隧穿。利用变分方法和自洽平均场方法，我们系统分析了体系的基态性质，得到了系统在不同参数空间下的相图。相图展现出了丰富的量子相，包括莫特绝缘体相、超流相和超辐射超流相等。我们发现在腔光子的辅助下，巡游组分的玻色子会诱导局域组分的玻色子发生超流转变。特别地，在特定参数区间内，组分间相互作用会驱动由莫特绝缘体到超辐射超流的反常量子相变。文章最后我们给出了可行的实验方案。我们的工作丰富了玻色-哈伯德模型的相关物理，并为利用光学腔中的超冷原子模拟凝聚态现象提供了有益的思路。

  2024年04期 v.30;No.117 52-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 819K]
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冷原子冷离子冷分子物理

• 基于腔增强的镱原子光晶格系统研究

  江子文;唐颖;黄攀;王兵;朱强;熊转贤;

  中性原子光晶格钟以囚禁在魔术波长光晶格中的冷原子钟频跃迁为频率参考，频率稳定度和不确定度可达10-19量级，是当前时频领域的研究热点。腔增强光晶格可以在有限光功率下实现大尺寸的晶格束腰，从而显著降低原子间的碰撞频移。我们搭建了用于镱光钟的真空内腔增强魔术波长光晶格系统，利用PoundDrever-Hall(PDH)稳频技术实现了对增强腔的精确频率控制，并通过腔透射光实现了腔内功率的稳定，腔增强因子达到640倍。通过测量腔透射光的强度噪声功率谱密度，我们对不同阱深下光晶格的寿命进行了评估，在典型阱深10μK情况下光晶格寿命可达到10 s以上。腔增强光晶格可以使用低功耗、高稳定的半导体激光器作为晶格光源，以便将来进一步实现原子光钟的小型化和可搬运化。

  2024年04期 v.30;No.117 66-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 748K]
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• 集成2D MOT式横向冷却的小型化塞曼减速装置

  王德众;刘晓勇;李杰;贾志鹏;张雨辰;戴汉宁;

  在锶原子光钟系统中，从原子炉喷出的锶原子气体需要经过塞曼减速器进行预冷却，由于径向速度较大的原子会脱离塞曼减速光作用区域，因此还需要对原子进行横向冷却。为实现塞曼减速器和横向冷却装置的小型化、集成化，并降低系统功耗，设计了总长度为95 mm的永磁体阵列塞曼减速器，可在67 mm的减速区域内将轴向速度260 m/s的原子减速至50 m/s，由40个小磁体固定在支架上构成减速磁场。横向冷却基于二维磁光阱原理，径向梯度磁场由塞曼减速器提供，位于轴向磁场零点处，σ~+-σ~-的光场通过集成到塞曼减速器内的折叠光学实现。根据原子束流轴向速度分布的测量结果，对集成横向冷却的塞曼减速装置进行了性能评估：从410℃的原子炉喷出的高温锶原子气体，速度在50 m/s以下的低速原子占比为0.5%，经过塞曼减速光减速后，低速原子比例提高到2.4%，横向冷却可将低速原子比例进一步提高到4.8%。在560 ms的装载时间内，一级冷却阶段俘获了8.0×10~5的87Sr原子，为实现高性能的小型化锶原子光钟提供了参考。

  2024年04期 v.30;No.117 74-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 745K]
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• 超冷⁶Li费米气体的光散射抑制的实验观察

  祁建盛;范佶杰;张雪;霍龙龙;武海斌;

  本文研究了泡利阻塞效应对超冷费米气体中光子散射的影响。实验中制备了包含两超精细能态混合的超冷~6Li费米气体，在水平方向施加探测光作用于原子，通过对原子散射的光子进行收集和探测，研究费米统计在光子散射中带来的影响。实验结果表明，当两种组分的原子数接近时，在低温下由于泡利阻塞效应，费米气体对探测光的散射作用得到极大抑制。在相同温度下，随着两种组分的原子数比例的失调，泡利阻塞效应逐渐明显，导致大部分探测光穿过费米气体而不被吸收。我们的研究工作有助于深入理解费米气体与光的相互作用，为进一步研究光子和原子配对的耦合提供了基础和思路。

  2024年04期 v.30;No.117 84-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 696K]
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光子晶体、表面等离激元和超构材料

• 气孔型石墨烯杂化等离激元波导

  杨爽;贺雪晴;李鹏飞;

  本文提出了一种气孔型石墨烯—电介质杂化等离激元波导，利用电介质波导空芯结构所诱导的电介质模式与石墨烯等离激元耦合，产生了具有低损耗和强束缚性的杂化等离激元模式。通过改变间隙高度、空气孔大小和石墨烯化学势等，分析了杂化模式的模式特性和传输特性。相比较无空气孔杂化波导，该杂化波导具有强束缚性的同时具有较低损耗，其归一化模场面积可以缩小至2.77×10~(-4)，这更加有助于光子的集成技术。此外还研究了两个杂化等离子体波导之间的串扰特性，将杂化波导之间无串扰中心距离的最小临界值缩小至22μm，进一步实现了超低串扰。

  2024年04期 v.30;No.117 92-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1024K]
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固态量子物理与器件

• 激子浓度对体异质结型OLED有机磁效应的影响

  王志奇;王凯;王晓军;陈小伟;白心爱;邱炎儿;张辰锐;薛丽丽;

  为了研究激子浓度对有机发光器件内部自旋混合过程的影响，本文制备了结构为ITO/Mo O_3 (5 nm)/NPB (30 nm）/NPB∶Alq_3 (1:x,70 nm)/Alq_3 (40 nm)/Cs Cl (0.6 nm)/Al (120 nm)[x=1,2,3,4]的体异质结器件。运用光电磁一体化测量技术，测试了室温下器件的光电性能和有机磁效应。实验发现：常温同一偏压下，随Alq_3掺杂浓度增加，器件的MC(Magneto-Conductance,MC）、MEL(Magneto-Electroluminescence,MEL）曲线幅值增大，MC、MEL均增加1.4%；同一掺杂比例的器件，随外加偏压的变大，MC、MEL曲线幅值减小。此外，进一步研究了温度对器件MEL曲线的影响，随温度降低，MEL曲线的线性有所不同，低磁场部分都是快速上升，高磁场部分由缓慢上升变为缓慢下降。利用系间窜越（ISC）、三重态-三重态激子湮灭（TTA）、三重态激子与电荷的猝灭（TCA）等理论对结果进行深入分析。实验结果证明，通过改变掺杂比例，可以实现对器件内部激子浓度的调节，达到改善器件光电性能和有机磁效应的目的。本文深入研究了体异质结器件内部复杂的自旋混合过程，为设计体异质结器件提供了可靠依据。

  2024年04期 v.30;No.117 105-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 874K]
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激光物理与激光技术

• 基于OPA847和OPA657跨阻放大的平衡光电探测器

  王鼎康;武晋泽;宋志刚;李晋红;

  OPA847和OPA657是Texas Instruments公司生产的两款广泛用于研制平衡光电探测器的高速、低噪声运算放大器。本文研究了基于OPA847和OPA657跨阻放大平衡光电探测器的带宽和噪声特性。在理论上计算了探测器的-3 d B带宽和等效噪声功率（Noise Equivalent Power,NEP）对跨阻增益的依赖关系。OPA847在跨阻增益较小（带宽较大）时给出更小的NEP，而OPA657在跨阻增益较大（带宽较小）时给出更小的NEP。在实验上实现了跨阻增益分别为2 k V/A和200 k V/A的平衡光电探测器，并测量了探测器的频率和噪声性能。跨阻增益为2 k V/A时，OPA847和OPA657分别给出了220 MHz和130 MHz的-3 d B带宽以及■和■的NEP。跨阻增益为200 k V/A时，两者分别给出了9.2 MHz和8.5 MHz的-3 d B带宽以及■和■的NEP。这四种配置的探测器在-3 d B带宽范围内都实现了大于30 d B的共模抑制比。最后，测量了这些探测器在不同本振光功率下的噪声功率谱，在饱和功率范围内都实现了高于电子学噪声10 d B的散粒噪声测量。

  2024年04期 v.30;No.117 114-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 891K]
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• 量子光学学报2024第30卷总目次

  <正>~~

  2024年04期 v.30;No.117 125-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 296K]
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• 《量子光学学报》征稿简则

  <正>本刊（ISSN1007-6654,CN14-1187/O4 CODEN LGXIAW）是中国物理学会量子光学专业委员会学术性会刊。旨在反映国内量子光学及相关领域的科研成果，交流学术信息，促进国内量子光学的发展，加强国内外联系，向国内外学术界展示我国量子光学领域的研究水平。征稿范围1.量子光学、量子信息科学与技术、冷原子物理、非线性光学等现代光学领域的理论与实验研究成果；2.与激光物理学、光子学及光电子学物理基础有关的学术论文。

  2024年04期 v.30;No.117 129页 [查看摘要][在线阅读][下载 321K]
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