2025年 04期
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。
利用非线性干涉仪测量频率大失谐光子对的量子关联特性
付秀萍;严浩;崔亮;李小英;非线性干涉仪借助非线性参量过程实现光场的分束与合束，具有独特的输出特性，已被广泛应用于量子测量、量子传感、量子成像等领域。尤其是利用非线性干涉仪输出信号和闲频光场的等价性，仅使用一个单光子探测器即可实现对两个关联光场在模式匹配和时域相干性等方面的表征，从而降低了对待测波段探测器的硬性要求。本文利用光子晶体光纤搭建了迈克尔逊型非线性干涉仪，其中信号光场和闲频光场分别位于1 550 nm红外光通信波段和776 nm红光波段，两者频率差约193 THz。实验中使用一个单光子探测器测量干涉仪输出的闲频光场，当调整信号光场延时或遮挡信号光时，在闲频光场中观测到干涉可见度的改变。实验结果佐记了基于光子晶体光纤的频率大失谐非线性干涉仪在红外量子测量等应用中的可行性。
噪声信道连续变量偏振纠缠的传输特性
刘瑞;任思宇;李雅琳;王美红;苏晓龙;连续变量偏振纠缠态光场可以直接与原子系综相互作用，是构建量子网络的重要量子资源之一。然而，连续变量偏振纠缠在信道中的传输特性尚不清楚。本文针对连续变量两组份偏振纠缠在噪声信道中的传输特性进行了理论研究。通过将两组份正交分量纠缠光分别和强相干光耦合，得到连续变量两组份偏振纠缠态光场。将两组份偏振纠缠态光场分别经过两个相同损耗和相同噪声的信道传输，我们根据偏振纠缠的不可分判据，理论分析了传输后光场的偏振纠缠特性。结果显示，当损耗信道的传输效率不为0时，两组份偏振纠缠一直存在。而在噪声信道中传输时，随着额外噪声的增大，连续变量两组份偏振纠缠态光场的不可分程度逐渐降低。当额外噪声超过(η-ηe-2r)/(1-η)时，偏振纠缠态光场的不可分性消失。本文对基于连续变量偏振纠缠态的量子通信具有一定的参考价值。
广义Dicke模型中自旋退相干诱导的再入相变
刘治东;樊景涛;贾锁堂;本文基于量子开放系统理论，研究退相干效应在广义Dicke模型中的作用。通过构建平均场近似与二阶累积展开的方法，揭示系统发生超辐射相变的临界条件及其动力学特征。研究发现，与标准Dicke模型相同，广义Dicke模型在纯退相位环境下无法维持超辐射稳态，而通过引入自发辐射可以恢复超辐射态，阐明了退相干机制对量子相变的双重调控作用。更深入的分析表明，当旋波与反旋波相互作用不相等且光子耗散率较低的特定参数条件下，系统会随着退相干速率增加呈现超辐射相-正常相-超辐射相-正常相的再入相变现象，展现出量子耗散系统特有的多稳态竞争行为。
铯里德堡原子电磁诱导透明Zeeman光谱实验研究
牛高峰;段昊男;田俊梅;苏殿强;姬中华;孟腾飞;赵延霆;本文研究了室温下铯里德堡原子的阶梯型电磁诱导透明(Rydberg-EIT)光谱在横向磁场作用下的演化规律。采用探测光(852 nm)和耦合光(510 nm)反向共线传播聚焦于铯原子蒸气池中心，通过半波片与四分之一波片组合实现探测场(σ~-、σ+和π)与耦合场(σ~-、σ+和π)偏振态的精确调控，系统观测了不同磁场强度下EIT光谱的分裂特性。实验表明：在σ~--σ+和σ+-σ~-的偏振组合下，主峰分裂为双峰，峰间距随磁场线性增大，且两种组合下的光谱形态呈现镜像对称性；在π-π的偏振组合下，两峰以零失谐为中心对称分布，峰间距随磁场线性增长。基于阶梯型三能级系统模型的密度矩阵理论对实验结果进行了模拟，两者一致。本工作不仅深化了对磁场下里德堡电磁诱导透明量子干涉机制的理解，也为发展高空间分辨的矢量磁场传感技术提供了实验依据。
基于四模光力腔研究光学非互易传输特性
刘妮;赵煜;光学非互易性在量子通信和量子非互易器件等方面具有重要的应用。本文通过量子朗之万方程得到了两个光学腔和两个力学振子组成的四模光力系统的稳态涨落值，并通过理论计算得到系统的透射振幅和单向隔离率。在红失谐场驱动下，通过调节相位差，该系统可实现不同传输方向的光学非互易性，起因是光腔模的线性相互作用和光力相互作用这两条传输路径之间的量子干涉。在标准化失谐为0时，通过讨论单向隔离率随两个有效光力耦合强度的变化情况，我们发现：当两个力学振子共同作用时，在有效光力耦合强度较小时，不仅可以实现对两种特定频率的光隔离，并且可实现反方向隔离。这些结果为光学非互易器件的制备提供了一定的理论基础。
杂化腔磁系统中耗散耦合对原子-磁子量子关联的影响
刘国庆;于琳;本文中通过建立一个四模杂化腔磁系统来更好地研究杂化腔磁系统中的量子关联。这个系统由两个微波腔构成，其中一个微波腔与钇铁石榴石（YIG）球体耦合，另外一个微波腔与二能级原子系综耦合。通过铁磁材料中的克尔效应和模式之间线性相互作用所发挥的协同作用，量子纠缠可以转移到磁子-原子系综子系统中。我们考虑将一种新型耦合方式——耗散耦合引入系统，不仅实现了磁子-原子系综纠缠的显著增强，同时放宽了纠缠所需的低温条件。此外，耗散耦合机制的引入实现了两种模式之间可控的单向导引，通过调节相干耦合和耗散耦合之间的相对相位可以调控单向导引的方向。本文所展示的研究结果可为研究量子现象、量子信息存储和高精度测量等提供参考。
基于PPLN脊型波导的全光纤1.5 μm压缩态光源的实验制备
孙兵;冯晋霞;赵蓉;张国敬;李渊骥;张宽收;本文描述了基于周期极化铌酸锂脊型波导(Periodically-Poled Lithium Niobate/Ridge Waveguide,PPLN/RW)通过参量下转换过程产生全光纤压缩态光源的实验。首先，从理论上研究了参量下转换产生压缩态光场过程中获得高压缩度压缩态光场的影响因素。通过建立理论模型重点研究了波导中有效模式面积对压缩度的影响。当有效模式面积Seff取极小值134.76μm2，此时波导的归一化倍频效率为85.94%(W·cm2)-1，无损耗条件下可产生的压缩度为10.5 dB，考虑实验系统总损耗，理论预测压缩度为2.2 dB。实验上利用1 560 nm窄线宽单频激光器注入频器获得780 nm激光光源。780 nm激光作为基于PPLN/RW的参量下转换过程的泵浦光，制备了1 560 nm压缩态光场，实现了全光纤1 560 nm压缩态光源。在分析频率1.5 MHz处，实验测得压缩态光场的最大压缩度为2.04 dB，压缩态光源带宽为80 MHz。本研究可为实现基于波导的小型化全光纤压缩光源提供理论依据和实验参考，可为量子信息处理、量子计算和量子传感提供更优质的量子光源。
腔-磁子光力混合系统中量子关联和量子压缩
尤青山;刘鑫琪;李军奇;本文中基于腔-磁子光力混合系统分析了磁子模与机械模之间的量子纠缠、量子导引以及机械模压缩的产生问题。研究结果表明，在稳定区域内，仅存在机械模对磁子模的单向导引。纠缠和单向导引是驱动场振幅的增函数，是磁子与驱动场频率失谐的减函数。随着光腔有效失谐的改变，两者会经历突然猝死和再生现象。在低温时，它们的量值几乎保持恒定，而当温度超过90 mK时，二者会随温度升高而衰减，直至为零。在长时间极限下，受恒定振幅场驱动时，纠缠与单向导引保持稳定，且系统中无机械模压缩。相比之下，系统受周期振幅调制场驱动时，我们能在部分区域提升两者量值，并实现强机械模压缩。本文所提出的理论方案对环境热噪声有良好的热鲁棒性。