一维光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体的相位涨落测量

玻色-爱因斯坦凝聚体在一维光晶格中的相位涨落是研究量子相变的重要参量、在实验和理论上分别获得了凝聚体从光晶格中释放后的密度分布,通过分析比较两者干涉峰的对比度提取凝聚体在光晶格中的相位涨落。应用这一方法,测量了不同光晶格阱深下凝聚体的相位涨落。当光晶格阱深从最小值5.6ER变化到30.7E_R时,相位涨落从0.29π上升到0.69π。     

一维光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体的相位涨落测量

玻色爱因斯坦凝聚体在一维光晶格中的相位涨落是研究量子相变的重要参量。我们在实验上和理论上分别获得了凝聚体从光晶格中释放后的密度分布,通过分析比较两者干涉峰的对比度提取凝聚体在光晶格中的相位涨落。应用这一方法,测量了不同光晶格阱深下凝聚体的相位涨落。当光晶格阱深从最小值5.6ER变化到30.7ER时,相位涨落从δ=0.29π上升到δ=0.69π。     

双磁阱中玻色凝聚气体干涉演化探测量子涡旋

研究了两部分具有量子涡旋的玻色凝聚气体相干叠加时的干涉演化图样,并与没有涡旋的情况进行比较。研究发现,在涡旋态下,干涉条纹变得倾斜并且在涡旋核处条纹发生融合。根据干涉条纹的倾斜方向可判断涡旋的方向,由干涉图样在涡旋核处融合的条纹数可确定涡旋量子数。这种特殊的干涉结构图样为实验上探测涡旋提供了有效的方法。     

一维光晶格中玻色凝聚气体高斯宽度与光晶格势强度的关系

对囚禁在由谐振势和一维光晶格势构成的组合势中的玻色凝聚气体,基于Gross-Pitaevskii理论,并运用G-P能量泛函和变分方法,研究了组合势中子凝聚体的高斯宽度与光晶格势强度之间的关系.在分析了无相互作用的理想玻色气体的高斯宽度的基础上,提出了考虑相互作用后的高斯近似模型,并求解出高斯宽度随光晶格势强度变化的解析表达式.然后,将所得到的解析结果与直接的数值计算进行比较,表明高斯近似模型与数值计算结果更加接近,并且随着光晶格势强度的增加两者趋于一致.     

玻色-爱因斯坦凝聚体中三体和四体相互作用对自旋压缩和量子纠缠的影响研究

自旋压缩和量子纠缠在量子信息处理中有着极为重要而广泛的应用,因此利用玻色-爱因斯坦凝聚中的多体相互作用产生自旋压缩和量子纠缠具有重要意义。研究了玻色-爱因斯坦凝聚的密度较大时,三体相互作用和四体相互作用对自旋压缩和量子纠缠的影响,利用短时近似解析计算了自旋压缩参数和两种不同的纠缠参数。结果表明:在动力学过程中,三体相互作用和四体相互作用能诱导产生自旋压缩和量子纠缠;且四体相互作用比三体相互作用能产生更强的自旋压缩和更好的量子纠缠。     

玻色-爱因斯坦凝聚的量子操控

玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）是当前原子分子物理的一个国际前沿课题。自从1995年在激光冷却的基础上实现玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）以后,全世界已有几十个研究小组成功地获得了BEC,并取得了一批引人注目的成果。研究玻色凝聚体的动量操控是超冷量子气体研究的重要研究方向,北京大学研究小组于2004年在实验上获得铷原子玻色凝聚以来,在玻色凝聚体的超辐射散射方面作了一系列研究工作,本文主要介绍该研究组近五年来利用超辐射散射在铷原子玻色凝聚动量操控方面的研究工作。     

双模压缩真空态与玻色-爱因斯坦凝聚相互作用系统中的量子纠缠

研究的系统为双模压缩真空态和玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用体系,在双光子跃迁过程中,分别用量子约化熵和量子相对熵研究了该系统中的双模压缩真空态与凝聚体间的纠缠以及双模压缩真空态的模间纠缠,分析了光场初始压缩因子、原子间相互作用对场-凝聚体间纠缠和模间纠缠的影响.     

无序光斑电势中玻色凝聚气体的安德森局域化

基于Gross-Pitaevskii（G-P）平均场能量泛函，运用分步傅里叶方法研究了可控的无序光斑电势中弱相互作用玻色凝聚气体的安德森局域化。研究结果表明：（1）类高斯指数型的试探函数在变分分析过程中取得了预期效果。（2）无序度η为1，相互作用强度κ为0.1的条件下，当电势特征强度Vs大于0.6倍化学势(0.6μ)时，凝聚气体在演化过程中能够保持稳定的局域化状态。（3）较大的原子间相互作用(κ大于5)对安德森局域化的稳定性产生不利影响。（4）Vs为0.6μ，κ为0.1的条件下，光斑电势的无序度η越大，凝聚气体的安德森局域化越明显。     

新型InGaAs/InP多量子阱异质结构掺杂超晶格光波导调制器

提出一种新型的InGaAs/InP多量子阱异质结构掺杂超晶格光波导调制器。这种结构的器件结合了多量子阱大的光吸收非线性和掺杂超晶格低激发强度的优点,因此具有低驱动偏压差、高通断比率和高的调制响应速率。低的驱动偏压差、小的器件尺寸以及通过扩散形成的分隔接触电极结构(因此可以和传统的平面加工技术兼容),使这种器件特别适合于作为大规模光电集成的单元光调制器和光开关。     

双模压缩相干态光场与二能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用系统中原子激光的压缩效应

应用全量子理论,通过求解系统的海森堡方程,研究了双模压缩相干态光场与二能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)相互作用系统中原子激光的压缩效应,讨论了原子-光场耦合系数,原子间相互作用强度对压缩频率、压缩深度的影响。结果表明,原子激光两个正交分量周期性地被压缩,压缩持续时间依赖于原子-光场耦合系数和原子间相互作用强度;最大压缩深度依赖于原子间相互作用强度和光场初始压缩因子。     

光学格点中玻色-爱因斯坦凝聚的自旋孤子

得到了一个有关光学格点中的玻色-爱因斯坦凝聚的改进的非线性薛定谔方程,并且通过仔细考察自旋概率幅方程的高阶非线性项,求得了一个改进孤子解.并求出了孤子的宽度、峰值和能量.     

光环晶格的产生与传输研究

理论和实验研究了单环与多环晶格的产生及空间传输特性。数值结果表明,光环晶格初始产生时共轴叠加的拉盖尔高斯涡旋光束拓扑荷之差决定着光强分布中亮暗花瓣状光斑数量;暗环晶格的相位分布存在奇异点,与光强分布中暗花瓣状光斑数量及位置相互对应,亮环晶格相位分布中无奇异点;随传播距离的增加,光环晶格的亮暗花瓣状光斑均远离光束中心,暗环晶格拓扑荷为正值发生顺时针旋转,为负值则发生逆时针旋转,亮环晶格无旋转特性。实验上,利用反射式空间光调制器产生了光环晶格并使用CCD记录保存,探究了光环晶格的光强分布以及空间传输特性。实验结果与理论结果基本符合,该研究成果为光环晶格的冷原子捕获提供了一定的理论与实验依据。     

奇异光子晶格中空间光孤子形成和传输特性的研究

基于光致折变介质中光子晶格作用下光孤子的基本理论模型,采用分部傅里叶算法,研究了二维光子晶格调控下空间孤子的形成及其传输特性。结果表明,在厄米特-高斯光子晶格中,晶格阶数、调制强度、深度显著地影响了空间孤子的形状及其稳定性。本文的结果对空间孤子实验研究具有重要的指导意义。     

二项式光场与二能级原子BEC相互作用系统中原子激光的量子性质

研究了二项式光场与二能级原子玻色--爱因斯坦凝聚（BEC）相互作用系统产生的原子激光的量子相关性质、压缩效应和振幅平方压缩效应。应用全量子理论,通过求解系统的海森堡方程,重点讨论了光场相关参数和原子相关参数对压缩深度、压缩频率的影响。结果表明,单模原子激光二阶相干度不随时间变化,原子激光具有周期性的压缩效应和振幅平方压缩效应,最大压缩深度由二项式光场相关参数决定,压缩频率依赖于原子与光场耦合系数,简要讨论了压缩效应和振幅平方压缩效应之间的区别和联系。     

基于光取向液晶叉型光栅的涡旋光产生器北大核心CSCD

具有螺旋相位的涡旋光因其坡印廷矢量绕轴旋转而携带光子轨道角动量,其产生和变换也伴随着轨道角动量的变化。光子轨道角动量在经典光学与量子信息领域均受到强烈的关注。目前已开发出一系列轨道角动量加载和调制的成熟方法,光取向液晶叉型光栅就是其中重要一类。光取向技术适用于液晶微结构的高分辨灵活制备,极大地提升了涡旋光及其阵列的产生与调制能力。综述了光取向液晶叉型光栅在涡旋光场产生与调制方面的相关研究,具体介绍了二元与偏振叉形光栅、达曼叉形光栅、具有螺旋结构的达曼叉形光栅在涡旋光场产生及其阵列化和宽带应用方面的最新进展。     

在光纤末端基于贝塞尔光束的自由空间涡旋光发生器

设计了一种基于贝塞尔光束衍射的自由空间涡旋光发生器。贝塞尔光束在单模通 过一个螺旋相位盘在光纤末端传输的方法,然后逐渐演变为涡旋光束,并可在采用自由空间 中进行调制。利用时域 有限差分(FDTD)软件对发生器的工作波长范围、极化灵敏度和加工容差等特性进行了分析 。对比不同拓扑数值的 涡旋光束在自由空间中传播100 μm的结果,表明本文提出的光纤涡 旋光发生器具有在光纤中自然获得的贝塞尔光 束的非衍射特性,能够产生特定的贝塞尔光束,在高分辨率成像、粒子捕获和操纵等方面具 有潜在的应用前景。     

Statics characteristics of two Bose-Einstein condensate dark solitons trapped in an optical lattice

The statics characteristics of two coupled Bose-Einstein condensate （BEC） dark solitons trapped in an optical lattice are investigated with the variational approach. It is found that the interaction between a ‘kink＇ and an ‘anti-kink＇ with opposite phase gradients is effectively repulsive, and the optical lattice can be controllably used to produce a pair of static BEC dark solitons. Its effect depends on the initial location of the BEC dark solitons, the lattice amplitude and wave number.     

原子-微腔耦合系统的远程量子相干及量子相变

通过原子-微腔耦合体系,在绝热近似条件下得到了系统的有效哈密顿量,实现了海森堡自旋XY模型的量子模拟过程。为了获取量子资源,基于相对熵判据分析了任意两体量子系统的量子相干性。通过严格的解析过程获得了在任意间距下两个微腔原子系统的量子相干度。随两体间距增大,远程量子相干度按幂指数规律逐渐减小。当改变系统参量时,远程量子相干度在量子临界点附近出现了数值突变现象,这为表征量子相变提供了一种可能的序参量。在考虑光场噪声对量子相干性影响后,量子相干度随着时间振荡衰减,并逐渐消失。