多光子光学双稳性中的荧光辐射问题

假定一个光学环腔内充满由N个二能级原子组成的介质,二能级原子同共振的腔场模发生作用,忽略其间变化。n光子同诸原子的相互作用能够被一个等效的、考虑了诸中间态累加作用的哈密顿量所表示,原子和场模的衰减由同库的相互作用来表示。那么,在电偶极和旋波近似下的全部哈密顿量为:     

量子近似优化算法在数字分区问题中的应用

量子近似优化算法（QAOA）是一种近似求解组合优化问题的方法,它通过反复调整电路参数,以获取问题哈密顿量的最大期望值为目的来解决问题,在组合优化问题领域具有广阔的应用前景。将QAOA应用于数字分区问题（二分区问题）,通过将问题函数转换成对应的哈密顿量,构造了量子线路,采用线性近似约束优化（COBYLA）方法对电路参数进行了优化,并使用IBMQ模拟平台进行了模拟实验。研究发现量子近似优化算法在数字分区问题中有着良好的性能表现,可在多项式时间内给出问题的解,并且降低了问题的时间复杂度。     

虚光场在原子的周期衰变和回复效应中的影响

本文利用非相对论量子电动力学理论,研究了在旋波近似(RWA)和非旋波近似下与双光子场作用的二能级原子算符的时间演化规律。 在旋波近似下,描述二能级原子与共振激光场相互作用的哈密尔顿量为:     

双光子共振介质光学双稳特性的理论研究

最近报导了在原子蒸气中,工作在三能级双光子近共振情形的光学双稳实验。由于在F-P腔内形成对双光子跃迁消除Doppler效应的结构,所有原子都对光学双稳的形成具有贡献,因此会形成较好的双稳特性。本文试图对双光子共振介质中的双稳特性进行一般性的理论分析,包括稳态双光子离共振情形,稳态双光子近共振情形以及瞬态双光子近共振情形。 对于双光子离共振情形,本文不需引入通常采用的平均场近似,便可得到一般非线性标准具的双稳特性方程组。     

一种双光子量子光学模型的混沌行为

本文提出了一种新的双光子量子光学模型,其哈密顿量为: H=1/2hω_0S_z+hω(a~+a+1/2) +hλS_x(a~2+a~(+2))研究了该模型的混沌行为。结果表明,该模型在不加扰动或调制项时,就存在着混沌演化行为,以正的李亚普诺夫指数和功率谱的宽峰及强噪声背景为     

虚光子过程对原子偶极压缩效应的影响

文研究了无旋波近似下双光子Ｊａｙｎｅｒ－Ｃｕｊｍｍｉｎｇｓ模型中原子的偶极压缩与旋波近似下的情况比较，结果表明；原子偶极压缩效应因虚光子过程而变化，并分析了压缩程度与光场频率强度与原子与光场的耦合常数的关系。     

激光模拟单粒子效应中单光子与双光子吸收诱导电荷量对比

通过理论推导和模拟试验,研究了单光子和双光子吸收分别占主导时,脉冲激光模拟试验中电荷收集效率之间的定量关系。分析不同光学参数对模拟试验中电离电荷浓度影响,确定具体激光波长、脉宽、能量及束斑等参数。根据脉冲激光在硅中单光子线性吸收和双光子非线性吸收的特点,推导单光子与双光子吸收产生电荷量比值的定量公式。通过1064 nm和1200 nm波长激光的验证试验,发现了响应脉冲及产生电荷量与脉冲激光能量或能量平方具有良好的线性关系,且在单光子吸收和双光子吸收各自占主导时,单光子吸收产生电荷率明显高于双光子吸收,证明了两种波长激光产生电荷量的比值近似等于公式计算结果。结果表明,1200 nm脉冲激光 1 nJ2 诱导电荷量等同于1064 nm脉冲激光 0.039 nJ诱导电荷量。     

光孤子中双光子吸收与喇曼放大

研究了双光子吸收与喇曼放大对基本光孤子传输的影响。给出了描述它们展宽、压缩、衰减和放大的近似表达式。结果表明,喇曼放大可以抵消双光子吸收的影响。     

非旋波近似的Zeno时间计算

在非旋波近似条件下，利用中岛变换对二能级系统哈密顿量进行幺正转换，将耦合条件进行适当拓宽，在更加广泛的适应范围内计算Zeno时间，研究二能级系统非旋波项对Zeno时间的影响。计算发现，Zeno时间与二能级系统的能级间隔成反比关系，与旋波近似条件下的计算结果比较，非旋波近似条件的Zeno时间计算更加准确。同时表明，只有基于相同物理模型的非旋波项才可以使量子Zeno时间的计算更加精确。     

计及虚光场效应的微激射器模型

在非旋波近似下建立了二能级原子微激射器模型．研究了计及虚光场效应时微激射器系统中腔场密度算符随注入原子数演化的规律．表明虚光子以双光子振荡形式为该开放系统引入了虚光场量子噪声．     

罗丹明6G的非简并双光子吸收特性研究

利用飞秒激光泵浦-探测技术,在实验上研究了常用荧光染料分子罗丹明6G的非简并双光子激发荧光特性,并测试了其非简并双光子吸收截面。与等效波长下文献报道的罗丹明6G的简并双光子吸收截面作对比,发现其非简并双光子吸收截面总是大于简并双光子吸收截面,从实验上证明了双光子吸收过程中的中间态共振增强效应。基于有效态模型,用量子化学的方法从理论上分析罗丹明6G的双光子吸收截面,将理论拟合与实验测试结果进行对比,发现理论与实验具有很好的一致性。     

关于非线性光学中的相互作用哈密顿量

本文讨论了非线性光学中Shen-Walls哈密顿量存在的问题。我们得到的结论是:该哈密顿量的经典出发点是不正确的;在宏观非线性极化模型下,辐射场与原子相互作用的多极形式哈密顿量不能推广到非线性相互作用的情形;严格的非线性相互作用哈密顿量是集合模形式(Collective ma-     

罗丹明B的飞秒双光子荧光显微成像研究

利用宽带飞秒振荡器作为激发光源搭建了双光子荧光显微成像系统,在飞秒脉冲的宽带激发下,测量了罗丹明B溶液的双光子荧光光谱,开展了罗丹明B固体样品的双光子荧光显微成像研究。在双光子荧光显微成像研究中,通过调节激发脉冲的功率,分析了双光子荧光强度和激发脉冲功率之间的关系,并且利用半波片改变线偏振激发光场的偏振方向,研究了双光子荧光强度随激发脉冲偏振方向的变化趋势,实现了双光子荧光强度的类正弦调制。     

光纤光栅外腔半导体激光器理论模型分析与选取

为了讨论三腔镜近似或耦合腔近似两种等效腔模型对计算光纤光栅外腔半导体激光器等效反射率等参量的近似程度,挑选出最优的理论模型,采用数值计算的方法进行模拟仿真,得到了两种模型在采用切趾光纤Bragg光栅和非切趾光纤Bragg光栅情况下的阈值增益等特性曲线。结果表明,在采用切趾光纤Bragg光栅,特别是切趾深度较大的情况下,采用三腔镜近似模型更加符合实际情况。此研究结果对分析和设计单纵模光纤光栅外腔半导体激光器具有一定的参考价值。     

倾斜角对蜂窝结构等效介电常数影响分析

基于各向异性介质波阻抗理论,提取了蜂窝结构等效电磁参数,分析了蜂窝倾斜角对蜂窝结构等效介电常数的影响。分析表明,在倾斜角较小时,横向等效介电常数近似为各向同性。等效介电常数张量元素随倾斜角度变化规律不同。对于无耗蜂窝,随着倾斜角度增大,横向等效介电常数增大,纵向等效介电常数减小,蜂窝谐振频率向低频移动。对于有耗蜂窝,介电常数变化规律与无耗蜂窝中类似。     

轴对称光束的Gouy相位

研究了高数值孔径聚焦轴对称偏振光束产生的Gouy相位在理论和应用中的重大意义。用倾斜波近似方法可以得到Gouy相位的解析表达式,但计算较繁琐不易应用。等效焦区长度和等效波长两个概念的引入使Gouy相位的计算变得非常方便,可以近似将Gouy相位看作数值孔径NA的多项式拟合函数。利用该表达式推得的焦点附近不规则的相位分布和用数值计算方法得到的结果非常相近,也验证了倾斜波近似理论的正确性。     

横向热导限制的热释电探测器的噪声等效功率

给出受横向热导温度涨落限制的热释电探测器噪声等效功率的解析表达式,计算分析了横向热导对热释电探测器噪声等效功率的影响,并与已发表的近似结果作了比较.     

介质平面光波导TE0模模场分布的高斯近似

基于介质平面光波导端面无受限衍射场光束的光束传输因子的特点,阐明光波导TE0模模场分布采用高斯分布近似表达的合理性。基于场分布间的匹配效率计算公式,提出采用等效匹配效率方法确定用于高斯近似表达的等效模场半宽度,给出基于光波导芯层半宽度和归一化芯层驻波参量和归一化包层倏逝波参量表达的光波导等效模场半宽度的函数表达式,给出高斯近似分布与光波导本征场分布的匹配效率,阐明采用等效匹配效率方法确定等效模场半宽度的合理性。采用求解方程组的方法,给出基于光波导芯层半宽度和归一化频率表达的光波导等效模场半宽度的拟合函数表达式,并基于拟合引起的误差分析阐明了拟合函数表达式的精确性。     

一维双基相差测向的算术平均法

由一维等效单基阵所获得的近似测向值具有计算准确度较低的缺陷,分析表明,由两个相邻等效单基阵所体现出的测向偏差特性恰好是相反的。于是,利用互为抵消的方法,通过对两测向值取算术平均即可得到测向偏差接近于零的结果,新方法保持了近似测向解具有较好测向精度的特性,有助于改善相差测向技术的工程设计性能。     

基于等效相位中心近似与改进SLIM算法的稀疏阵列快速成像算法

提出一种应用于毫米波稀疏阵列成像的基于频率域成像算法和压缩感知技术相结合的成像算法。算法包含两个主要步骤,首先采用等效相位中心近似原理,将快速傅里叶变换成像算法用于周边形阵列,由于等效相位中心近似引入的残余相位误差无法在近距离成像应用中被完全补偿,因此在第二个步骤中,提出基于压缩感知技术的基于迭代最小化的稀疏学习（SLIM）的改进算法用于重聚焦初始图像。通过等效相位中心近似原理和改进的SLIM算法的结合,所提算法具备更高的计算效率、提升了图像质量、相比于传统的SLIM算法具备更少的迭代次数。仿真结果验证了所提算法的有效性。