双异质结半导体激光器在阶跃和正弦电流调制下的行为

用数值计算方法求出了光子密度、载流子浓度的速率方程和场方程的自治解.给出了:1.当谐振腔中的光子密度,光和载流子的相互作用足够强时,在阶跃电流下可以产生自脉动.2.在正弦调制下,调制频率高时光输出发生畸变,而且在调制过程中光强度分布发生变化,并由此引起不同空间位置的光输出出现相位差.     

内禀退相干对光场量子统计性质的影响

通过求解系统的Milburn方程,研究了两能级原子与双模SU(1,1)相干态光场相互作用系统的量子统计性质,分析了内禀退相干、双模光子数差和平均光子数对量子统计性质的影响.结果表明,内禀退相干增强了光场两模的聚束效应和模间相关程度,并使第一模始终处于亚泊松分布;存在内禀退相干时,场的二阶相干度仍具有明显的崩塌-回复现象,随着时间的演化,光场第一模处于亚泊松分布,光子呈现反聚束效应,光场两模间呈正相关,且为非经典相关,而在大部分时间区域,光场第二模处于泊松分布,光子呈现聚束效应.     

二能级原子与双模腔场拉曼相互作用下的量子相干性

针对二能级原子与双模腔场拉曼相互作用模型,求解了二能级原子体系密度矩阵微分方程,进而研究分析了系统的退相干特性.结果表明:二能级原子的量子相干性与其初始状态、双模腔场的频率、腔内的平均光子数等因素有关,当平均光子数远远大于1时,退相干现象特别明显.     

消除伴随Stark位移效应的简并双光子J-C模型的消相干性

针对存在Stark位移的Jaynes-Cummings模型，利用求解相互作用系统约化密度矩阵元的方法，研究热库中的二能级原子简并双光子过程的消相干特性。当外加驱动场消除消相干时，得到驱动场所必须满足的约束方程。     

压缩态光场在双光子吸收介质中的传播

本文采用生成函数方法由光场密度算符主方程求得了光场压缩度s、二阶相干度g和光子统计分布的严格解析表达式,论证了它们随标度时间τ的演化。计算表明,在双光子吸收过程中,s逐渐减弱,但在相当长的时间内光场仍然呈现压缩特性。该过程有利于呈现和增强光子反聚束效应和光子亚泊松     

基于和频效应和环形光的超分辨红外显微成像方法

提出了一种结合和频效应和环形光照明的远场超分辨红外显微成像方法。红外光、不同频率的环形和高斯可见光同时共轴激发样品,当红外光频率等于样品分子某一共振频率时,样品分子吸收红外光到达振动激发态,环形和高斯可见光与共振分子作用分别产生无效和有效的和频信号。利用三束光的矢量光场表达式和模型能级系统的速率方程进行数值模拟发现,当总可见光足够强时,可使总和频信号饱和,环形和高斯可见光与共振分子的作用出现竞争,通过提高环形可见光光子流密度超过饱和光子流密度,并降低高斯可见光光子流密度,可有效地抑制环形区域有效和频信号的产生,从而达到压缩PSF的目的,在物镜数值孔径0.6的情况下,通过数值模拟得到有效和频信号PSF半高宽为56 nm。     

存在内禀退相干时SU(1,1)光场中原子的布居数反转

通过求解系统的Milburn方程,研究了两能级原子与双模SU(1,1)相干态光场相互作用系统中原子的布居数反转,分析了内禀退相干、双模光子数差和平均光子数对原子布居数反转的影响.结果表明,双模光子数差不为零时,原子布居数反转具有明显的崩塌和回复现象;当平均光子数减小时,崩塌和回复现象将逐渐消失;存在内禀退相干时,仍存在崩塌和回复现象,但随着时间的演化,Rabi振荡的包络值将衰减到零.     

基于谐振腔内非均匀介质耦合效应的矩阵计算

基于谐振腔内的非均匀介质对激光横模的耦合作用,提出了一种用于计算谐振腔内稳定振荡模式的矩阵算法。激光横模在谐振腔内往返传播时,其能量在非均匀介质的作用下发生耦合,原本不相干的模式逐渐变得相干。经多次往返传播后,各横模将按一定的能量比例线性叠加,形成稳定振荡的模式。给出了非均匀介质耦合效应的耦合矩阵,并将往返传播的激光场表示成向量形式,用矩阵计算的方法对介质前后的光场变化进行计算。建立了一个稳定平凹腔模型,对谐振腔内激光场的传播进行了矩阵计算,在不同条件下计算得到了多个稳定振荡模式,计算结果与理想模式符合得很好。该研究在一定程度上证明了非均匀介质耦合效应的存在,并提供了一种新的快速计算谐振腔内稳定振荡模式的方法。     

非简并双光子Jaynes-Cummings 模型中的非经典性质研究

基于非简并双光子Jaynes-Cummings 模型研究了对相干态光场的各种非经典性质,例如光场的反群聚效应,Cauchy-Schwarz不等式违背,光场的双模压缩性质等.结果表明,通过选择一定的参量或者通过选择性地探测原子内态,能使上述非经典性质得到明显增强.此外,使用 型三能级原子与对相干态光场作用和使用 型三能级原子与光场作用相比,各种非经典性质（包括反群聚效应、Cauchy-Schwarz 不等式违背）可以获得更佳的效果.     

稳态锁相半导体激光器阵列速率方程分析

本文分析了锁相半导体激光器阵列的速率方程,指出在给定(激光器)电流密度时,阵列单元上的光子密度分布是使整个光子密度达到极大值的特殊分布。该分析结果结合激光器阵列波导的波导特性给出了锁相激光器阵列一个基本模型。这个模型说明了通过阵列单元组合电流的变化对基模式结构的影响,这一点最近已观测到。     

混合态二能级原子双光子过程中的光子聚束与反聚束效应

本文采用时间演化算符方法和数值计算研究了相干光场与混合态二能级原子双光子过程中的光子聚束与反聚束效应,结果表明量子崩塌与复苏性质和原子初始的混合程度无关,当0.97≤|S|≤1时,辐射光子会周期性地呈现短时的反聚束性质,随着原子初始混合程度的增大,二阶相干函数g     

时空域位相调制型光学谐振腔的模式

提出一种含有时空位相调制元件的光学谐振腔 ,利用空间 -频率域的相干模式理论对这种谐振腔的模式作了分析和数值模拟。结果表明 ,对固定位相片 ,腔内光场是完全相干的 ,在一定参数下 ,在一镜面上可得到平顶光束 ;对随机微扰型位相片 ,输出模式是部分相干的 ,在合适参数下 ,也可得到平顶光束。     

Nd玻璃微球中观察到谐振腔的量子电动力学效应

谐振腔的量子电动力学效应(cavity QED)是目前国际上迅速发展起来的前沿研究领域。原子的自发辐射是由于它与真空场相互作用产生的,当激发原子处于谐振腔内时,由于谐振腔从根本上改变了腔内真空场的性质,因而可以改变原子的自发辐射性质,使其跃迁几率获得增强或受到抑制,这就是所谓的Cavity QED效应。 为了使原子的自发辐射获得有效的增强或抑制,要求:①采用微型谐振腔(即腔的尺寸与光波长同量级)并具确很高的腔模简并度。②谐振腔应具有高的Q值。直径为微米量级的球型谐振腔具备这两个条件。1990年5月,美国NRL研究小组观察到了微球染料(R6G)液滴具有明显的Cavity,QED增强效应,并观     

光谱学中的相干瞬态效应

引言当样品被辐射脉冲照射时,就出现相干瞬态效应。人们在样品弛豫时间那样短的时间标度内观察它的吸收和相干发射。不同类型的脉冲产生不同的瞬态效应,它为研究人员提供一套有力的、灵敏的工具,可以用来得到许多不同的光谱数据。人们最初在核磁共振中观察到这些效应,在1949年发现了瞬态章动,在1950年发现了自旋回声及自由感应衰变。自那时以来,脉冲的核磁共振已经发展成核磁共振光谱学的一个成熟的、重要的分支。光谱学中相干瞬态效应的历史是相当短的,因为直到1960年激光出现之前,没有一种符合要求的相干光源可供使用。1964年 Kurnit,Abella 和 Hartmann 在红宝石中对光子回声的观察(自旋回声的光学类似)是实验的首次突破。四年后,在气体中也观察到了相干瞬态效应。然而这些采用脉冲激光源的早期实验是非常困难的。直到1970年,由于新的实验技术和电子学的较快发展,这个领域才真正得到进展,并吸引了相当数量的科研工作者。目前随着整个光谱学领域许多新的成果的产生,这个领域正逐     

连续抽运情况下光纤激光器弛豫振荡特性研究

对连续抽运情况下光纤激光器的弛豫振荡特性进行了理论研究,根据速率方程理论,采用数值仿真方法,对不同抽运功率、腔损、谐振腔有源部分长度、谐振腔总长度等情况下的激光器输出的弛豫振荡进行了分析,仿真结果与实际测量值基本符合.采用光电负反馈的方法,抑制了弛豫振荡峰值约25dB,得到了优于-100dB的较为平坦的激光器噪声谱级,优异的低噪声特性使得该激光器在光学相干检测,光纤通信等领域具有很高的实用价值.     

谐振腔方式增强拉曼效应的研究

拉曼效应因其拉曼散射强度低,用于物质的定量分析时,灵敏度过低的缺点使其在广泛应用时受到阻碍,需要寻找方法实现拉曼增强。设计从谐振腔基本理论出发,重点分析了谐振腔腔长与拉曼散射强度的关系,通过腔与腔之间的模式匹配来减小腔内的激光损耗,最终实现拉曼光的增强。实验结果显示,谐振腔样品池内的拉曼信号显著增强,验证了谐振腔方式增强拉曼效应方法的可行性。     

YAG:Nd~(3 )连续单模激光器

在选择要获得TEM_(00)模最大辐射功率的固体激光器谐振腔时,必须考虑抽运时激光棒内产生的热效应。激活元件内的热效应引起的光畸变是许多理论和实验研究的课题(例如资料)。当圆柱棒内部散热均匀和     

太赫兹频段一维介质光子晶体中的史密斯-帕塞尔辐射特性模拟

基于Smith-Purcell(SP)效应,采用粒子模拟的方法探讨了电子束团激发一维介质光子晶体中的SP辐射特性.模拟研究了单个束团激发一维介质圆柱光子晶体产生的SP辐射现象,并对周期束团激发的THz频段的相干SP辐射进行了模拟分析.研究表明,提高介质的相对介电常数和增加光子晶体的层数都可使辐射强度增加,选择合适的参数能够有效地增强THz频段的相干SP辐射强度.     

增益开关掺Tm3+光纤激光器的理论与实验研究

与固体激光器不同,光纤激光器中增益光纤长度可近似认为整个谐振腔的长度,传统的速率方程模型只考虑激光器参数随时间变化,而不考虑这些参数沿轴向变化情况,会在理论上对激光器输出特性的分析带来误差。本文建立带内泵浦的增益开关掺Tm3+光纤激光器的行波方程模型,研究了腔内光子数、上能级粒子数和泵浦脉冲沿光纤轴向分布情况,以及不同重频和纤芯的增益光纤可提取能量的变化。在100 ns脉宽和15 μJ脉冲能量的泵浦脉冲作用下,当重频增加至5 MHz时,激光输出脉冲会出现多脉冲振荡现象。实验上实现了全光纤化的增益开关掺Tm3+光纤激光器,将实验结果与理论分析进行比较,两者之间较好相符。     

非旋波近似中两能级原子相干性的保持

采用非旋波近似，研究两能级原子与热辐射场单光子作用过程。当外加驱动场时，通过分析置于热辐射场中的两能级原子与外加驱动场相互作用时约化密度算符非对角元的时间演化，得到两能级原子在热辐射场中的相干特性。当外加驱动场的时间演化满足一定条件时，可保持原子的相干性。