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Acta Sinica Quantum Optica

超冷6Li费米气体的光散射抑制的实验观察

祁建盛 Jian-sheng QI, 范佶杰 Ji-jie FAN, 张雪 Xue ZHANG, 霍龙龙 Long-long HUO, 武海斌 Hai-bin WU

Published Jan 1, 2024• 0 citations
Publisher

Abstract

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。

DOI
10.3788/jqo20243004.0603

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红外波段偏振纠缠光源的制备与性能研究

吴杰 Jie WU, 赵春柳 Chun-liu ZHAO, 王海龙 Hai-long WANG +6 more

利用二阶非线性效应的自发参量下转换技术搭建偏振纠缠光源是目前实验中制备偏振纠缠光子对常用的方法之一，产生的偏振纠缠光子对分别被称为信号光子和闲置光子，它们具有特定的空间和频率关联性，使得量子密码学和量子通信等新技术的出现成为可能。本文理论分析了在周期极化磷酸氧钛钾晶体中进行准相位匹配参量下转换过程时，晶体的极化周期与温度对下转换光的波长的影响，并实验搭建了一套基于Ⅱ类准相位匹配周期极化磷酸氧钛钾晶体参量下转换过程制备的近红外波段偏振纠缠光源，对实验中的光学路径以及数据采集方案进行了详细而系统的描述，并对偏振纠缠光源制备过程中的核心问题之一，即光源产生的偏振纠缠光子对的纠缠品质如何进行了讨论研究。实验结果表明，本实验所搭建的近红外波段偏振纠缠光源在偏振测量基分别为|H〉V〉和|+〉−〉时，偏振纠缠光子对的干涉可见度可分别达到96.19%和95.28%，Bell不等式违背超过9个标准差，可以用作进一步的量子实验研究光源。

Acta Sinica Quantum Optica•Jan 1, 2024•0 citations

腔增强铯原子系综四波混频过程（特邀）

杨静琨 Yang Jingkun, 武晓蔚 Wu Xiaowei, 马荣 Ma Rong +2 more

基于铯原子系综四波混频过程制备的强度差压缩态光场具有波长与铯原子跃迁线匹配和空间多模的优势，在量子信息领域具有重要应用。然而，通过铯原子四波混频过程制备高压缩度的压缩态光场通常需要较高的泵浦光功率和原子池温度，这限制了其应用。本研究结合六镜环形光学谐振腔和铯原子系综，使泵浦光在光学谐振腔内实现单共振，同时让探针光和共轭光单次穿过光学谐振腔，有效提高了泵浦光的利用率，进而实现了腔增强的铯原子四波混频过程，从而显著降低了其对泵浦光功率和原子池温度的要求。实验结果表明，当获得的强度差压缩度为-6 dB时，相比于无腔四波混频过程，腔增强四波混频过程所需的泵浦光功率由600 mW降低至340 mW，并且原子池温度由109 ℃降低至98 ℃。研究结果为发展低功耗、空间多模量子光源提供了新方案，对于促进原子系综四波混频过程的应用具有重要意义。

Laser & Optoelectronics Progress•Jan 1, 2025•1 citation

物体运动的光测速度与观测者位置效应的关系研究

曾纪晴

物体的运动速度通常是基于光(或电子设备)的观测速度。本文研究了基于光的物体运动速度的观测问题,发现物体运动的光测速度受观测者位置效应的影响。在此基础上,本文提出了测量光速的新方法,解释了牛顿经典力学适合物体低速运动情形以及物体在高速运动条件下光测速度与实际速度产生较大偏差的原因。本文还分析了高能粒子加速器的粒子运动速度以及微观粒子运动的观测问题。最后,本文讨论了“同时性的相对性问题”以及惯性系坐标的变换问题。

•Dec 10, 2020•0 citations

基于路径纠缠光子对的抗噪声量子成像

Bochen WANG, 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065, Weijun Chang +6 more

无交互量子成像是一种基于Zou-Wang-Mandel量子干涉效应的新型量子成像技术。本文利用路径纠缠的波长非简并光子对，实现了探针光子与成像光子的解耦，显著提升了主动照明成像系统对背景噪声光子的抑制能力。实验结果表明：该系统可在远强于探针光子强度的同波长背景噪声环境中工作，成像帧率超过30帧/s，且无需引入符合计数或“点云重建”等后处理技术。该技术有望将实验室中的量子成像推向实际应用，为对背景噪声光子抑制要求严苛的场景提供关键支撑。

Journal of Applied Optics•Jan 1, 2025•0 citations

基于PPLN波导的弱光频率转换与噪声分析

Kong Zhang, 李志秀 Zhixiu LI

本文基于周期极化铌酸锂波导进行了852 nm与通信波段的弱光频率转换，分析了不同转换方案中的噪声问题，并通过改变输出光子的偏振状态，使得信噪比大幅提高，还分析了滤波器带宽与信噪比的关系，实验结果表明，在使用带宽为0.3 nm的光纤布拉格光栅和带宽为12 nm的带通滤波器后，信噪比达到91.3。接着我们对转换前后的光子波包进行了表征，从而证明量子频率转换并不会改变信号光波形，最终将优化后的磁光阱系统与频率转换装置连接，以期实现量子频率转换，为后续混合量子网络的建立提供重要基础。

Acta Sinica Quantum Optica•Jan 1, 2025•0 citations

微波耦合四能级原子系统二维电磁感应光栅

夏红铭 XIA Hongming, 张多 ZHANG Duo, 李亚骞 LI Yaqian +2 more

提出一种利用微波场在四能级原子系统中实现二维电磁感应光栅的理论研究方案，此原子系统中两个偶极禁戒的亚稳态之间采用微波场来耦合。分析了微波场存在与否对弱探测场夫琅禾费衍射图样的影响。讨论了有微波场存在时，探测场失谐量、控制场强度、相互作用长度等对二维电磁感应光栅衍射效率的影响。结果表明，通过合适地调节系统参数，在所研究的系统中可以实现高衍射效率的二维电磁感应光栅。该方案可应用于全光分束和光开关，对光信息处理及光网络通信研究有一定帮助。

ACTA PHOTONICA SINICA•Jan 1, 2023•1 citation
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。
利用二阶非线性效应的自发参量下转换技术搭建偏振纠缠光源是目前实验中制备偏振纠缠光子对常用的方法之一，产生的偏振纠缠光子对分别被称为信号光子和闲置光子，它们具有特定的空间和频率关联性，使得量子密码学和量子通信等新技术的出现成为可能。本文理论分析了在周期极化磷酸氧钛钾晶体中进行准相位匹配参量下转换过程时，晶体的极化周期与温度对下转换光的波长的影响，并实验搭建了一套基于Ⅱ类准相位匹配周期极化磷酸氧钛钾晶体参量下转换过程制备的近红外波段偏振纠缠光源，对实验中的光学路径以及数据采集方案进行了详细而系统的描述，并对偏振纠缠光源制备过程中的核心问题之一，即光源产生的偏振纠缠光子对的纠缠品质如何进行了讨论研究。实验结果表明，本实验所搭建的近红外波段偏振纠缠光源在偏振测量基分别为|H〉V〉和|+〉−〉时，偏振纠缠光子对的干涉可见度可分别达到96.19%和95.28%，Bell不等式违背超过9个标准差，可以用作进一步的量子实验研究光源。
基于铯原子系综四波混频过程制备的强度差压缩态光场具有波长与铯原子跃迁线匹配和空间多模的优势，在量子信息领域具有重要应用。然而，通过铯原子四波混频过程制备高压缩度的压缩态光场通常需要较高的泵浦光功率和原子池温度，这限制了其应用。本研究结合六镜环形光学谐振腔和铯原子系综，使泵浦光在光学谐振腔内实现单共振，同时让探针光和共轭光单次穿过光学谐振腔，有效提高了泵浦光的利用率，进而实现了腔增强的铯原子四波混频过程，从而显著降低了其对泵浦光功率和原子池温度的要求。实验结果表明，当获得的强度差压缩度为-6 dB时，相比于无腔四波混频过程，腔增强四波混频过程所需的泵浦光功率由600 mW降低至340 mW，并且原子池温度由109 ℃降低至98 ℃。研究结果为发展低功耗、空间多模量子光源提供了新方案，对于促进原子系综四波混频过程的应用具有重要意义。
物体的运动速度通常是基于光(或电子设备)的观测速度。本文研究了基于光的物体运动速度的观测问题,发现物体运动的光测速度受观测者位置效应的影响。在此基础上,本文提出了测量光速的新方法,解释了牛顿经典力学适合物体低速运动情形以及物体在高速运动条件下光测速度与实际速度产生较大偏差的原因。本文还分析了高能粒子加速器的粒子运动速度以及微观粒子运动的观测问题。最后,本文讨论了“同时性的相对性问题”以及惯性系坐标的变换问题。
无交互量子成像是一种基于Zou-Wang-Mandel量子干涉效应的新型量子成像技术。本文利用路径纠缠的波长非简并光子对，实现了探针光子与成像光子的解耦，显著提升了主动照明成像系统对背景噪声光子的抑制能力。实验结果表明：该系统可在远强于探针光子强度的同波长背景噪声环境中工作，成像帧率超过30帧/s，且无需引入符合计数或“点云重建”等后处理技术。该技术有望将实验室中的量子成像推向实际应用，为对背景噪声光子抑制要求严苛的场景提供关键支撑。
本文基于周期极化铌酸锂波导进行了852 nm与通信波段的弱光频率转换，分析了不同转换方案中的噪声问题，并通过改变输出光子的偏振状态，使得信噪比大幅提高，还分析了滤波器带宽与信噪比的关系，实验结果表明，在使用带宽为0.3 nm的光纤布拉格光栅和带宽为12 nm的带通滤波器后，信噪比达到91.3。接着我们对转换前后的光子波包进行了表征，从而证明量子频率转换并不会改变信号光波形，最终将优化后的磁光阱系统与频率转换装置连接，以期实现量子频率转换，为后续混合量子网络的建立提供重要基础。
提出一种利用微波场在四能级原子系统中实现二维电磁感应光栅的理论研究方案，此原子系统中两个偶极禁戒的亚稳态之间采用微波场来耦合。分析了微波场存在与否对弱探测场夫琅禾费衍射图样的影响。讨论了有微波场存在时，探测场失谐量、控制场强度、相互作用长度等对二维电磁感应光栅衍射效率的影响。结果表明，通过合适地调节系统参数，在所研究的系统中可以实现高衍射效率的二维电磁感应光栅。该方案可应用于全光分束和光开关，对光信息处理及光网络通信研究有一定帮助。