单光子水平的超快全光开关原理性实验得以实现

实现弱光超快光学门光一光放大技术是近年超快时间分辨光谱测量的一个新研究方向,其原理是非线性光参量放大,以一束泵浦激光入射到非线性光学晶体上,如果注入一束弱种子光,弱光将被放大,同时另一共轭光也被放大输出.     

基于电磁感应透明的弱光非线性研究进展

利用电磁感应透明实现弱光场条件下的强非线性效应,开辟了一个崭新的非线性光学研究领域-“弱光非线性光学”。主要介绍了基于电磁感应透明的Kerr非线性和四波混频效应。Kerr非线性在全光学开关、全光学逻辑运算和光量子逻辑门等方面有着潜在的应用价值。四波混频也具有非常广泛的应用,其中最重要的是把可调谐相干光源的频率范围扩展到红外和紫外。在简并情况下,四波混频对于自适应光学中的波前再现是很有用的。另外,在材料研究中共振四波混频技术是强有力的光谱分析工具。     

基于宽禁带氮化物的微腔光频梳进展（特邀）

微腔光频梳在光谱测量、微波光子学、光学原子钟和相干光通信等领域具有重要的应用。宽禁带氮化物半导体材料,如氮化铝（AlN）和氮化镓（GaN）等属于非中心对称晶体,具有二阶和三阶光学非线性系数,宽带的透明窗口以及与蓝宝石衬底较高的折射率差,使其成为研究非线性光子器件的理想平台。文中介绍了氮化物微腔的特性,同时对基于氮化物微腔光梳的相关研究进展,包括AlN微腔中的宽谱光频梳产生和光学参量振荡、GaN微腔中的孤子光频梳产生等进行了介绍和展望。     

三芯耦合波导中暗态的研究

Silberberg等利用三芯耦合光波导的暗态现象,实验研究了非线性对相干布居囚禁量子效应的影响。然而,对该三芯耦合波导中的非线性传输特征数值计算的研究表明,相干布居囚禁与光波导的非线性自囚禁两种效应都可以导致波导中暗态的产生,当两种效应同时作用时,则导致暗态现象的破坏。因此,仅从暗态的变化研究非线性对相干布居囚禁的影响是不完备的。在相干布居囚禁的理想条件下,非线性影响暗态的阈值功率趋于无穷大,这意味着理想相干布居囚禁量子效应不受限于系统的非线性效应。     

可编程液晶空间光调制器及其在实现光逻辑门中的应用

作者研制成功一种可编程液晶空间光调制器,并在光计算中实现光逻辑门的运算应用。 可编程液晶空间光调制器是光学/计算机混合型信息处理系统的非相干与相干转换、光计算中光学神经网络研究中制做实时     

中红外光学频率梳:进展与应用（特邀）

光学频率梳是一种宽谱的相干光源,由一系列等频率间隔的离散谱线组成,具有超高的时频精度。自诞生以来,光学频率梳为精密光谱学、光学测量、相干光通信、光时钟等多种应用的发展带来了革命性的变化。近年来,研究人员通过新型激光增益介质、非线性频率转换和微谐振腔等技术将频率梳扩展到中红外光谱区域(2~20 μm),进一步扩大了光频梳的应用范围。文中全面介绍了中红外光频率梳的产生机制、最新进展及应用。     

多色相干光学烧孔的动态生成与调控

针对四能级N型原子系统,研究了与原子跃迁相关的量子相干烧孔现象。通过密度算符运动方程、拉氏变换法以及量子回归理论,求得了探测场的吸收谱。采用两束耦合光和一束饱和光同时作用,随后分别研究了在两束耦合光同时与探测光同向传播,饱和光与探测光反向传播,以及耦合光、饱和光、探测光均沿着同一方向传播的两种典型的传播机制和不同参数的调节下相干光学烧孔的形成特点,最后通过缀饰态理论计算并分析了结果的正确性。最多观测到六个相干光学烧孔。耦合光的拉比频率的大小影响着相干光学烧孔的形成位置,而饱和光拉比频率的大小将决定着形成相干光学烧孔的深度。该结果完善了相干光学烧孔的理论研究,对于以后应用到光学量子存储有理论指导意义。     

光纤中光控光延迟新技术

光纤中光控光延迟技术因其灵活、易操作、可有效地推动现代光通信系统的发展等优点,近年来引起人们极大的关注。本文回顾了光纤中光控光延迟技术的研究进展,介绍了光控制光速的基本原理,着重阐述了在光纤中利用受激布里渊散射、受激拉曼散射、光学参量放大、波长转换、孤子碰撞、掺铒光纤中的相干布居数振荡等非线性效应实现光控光延迟的新方法的物理机制和最新进展,分析了各种方法的优缺点。最后讨论了在光纤中实现光控光延迟技术的研究意义和发展前景。     

Hg蒸气中双光子共振四波和频产生XUV相干光的研究

我们以Ｈｇ蒸气为非线性光学介质，用毛细列阵做输出窗口，成功地得到了波长小于１００ｎｍ的可调谐ＸＵＶ相干辐射。本文深入研究了毛细列阵作为输出窗产生ＸＵＶ相干辐射的可行性，以Ｈｇ的６＾１Ｄ、６＾３Ｄ为共振能级的双光子共振三次谐波过程产生ＸＵＶ可调谐相干辐射的机制；以及影响ＸＵＶ光产生效率的因素，诸如光学斯塔克效应，介质对泵光及产生光的吸收，不同非线性过程的相互竞争等，燕在此基础上提出改进方案。     

玻色-爱因斯坦凝聚中的新转机

1引言在1995年首次在极低密度汽体中实现玻色-爱因斯坦凝聚(BEC),使原子处于与激光对等的地位。就在高强度相干光源为科学研究开辟了很多新领域的时候,玻色-爱因斯坦凝聚也开辟了相干原子物理的很多类似领域。非线性光学研究针对媒质中的光场与光场本身经过中介力(源于媒质中的原子)发生作用。特别在当激光推动非线性光学发展的时     

超常介质非线性光学研究进展

光与超常介质相互作用时,光的磁场也变得很重要。超常介质的色散磁导率导致光与超常介质的非线性相互作用呈现出许多新特性。总结了超常介质中二阶非线性光学现象的国内外研究进展,报道了在三阶非线性超常介质中光的传输特性方面的研究结果,包括传输模型的建立、调制不稳定性、孤子和自聚焦现象等。     

矢量光场激发三阶非线性光学效应的研究进展（特邀）

具有偏振结构分布的强激光与非线性光学材料相互作用导致了多种新颖的非线性光学效应,反映了材料的非线性光学特性,调制了光场的传播行为。笔者概述了矢量光场激发三阶非线性光学效应的研究进展。首先简要介绍了任意偏振光激发三阶非线性光学效应的理论,如非线性薛定谔方程、光束传播方程、各向同性和各向异性三阶非线性光学系数。也简要介绍了表征三阶非线性光学系数的 Z-扫描技术。在弱聚焦条件下,给出了诸如径向偏振光、杂化偏振光和柠檬型庞加莱光束这三种类型矢量光场的焦场表达式。其次,重点回顾了多种矢量光场激发的各向同性/各向异性三阶非线性光学效应,包括径向偏振光激发的各向异性非线性光学效应、杂化偏振光激发的各向同性和各向异性非线性光学效应、柠檬型庞加莱光束激发的各向同性/各向异性非线性光学效应。最后,简要讨论了矢量光场在非线性偏振旋转、光束整形、可控光场塌缩与成丝和光限幅方面的应用。     

利用超表面的涡旋光束产生进展（特邀）

涡旋光束因为携带轨道角动量,在光通信、粒子操纵及量子信息等领域都具有重要的应用前景。目前有很多方法可用于产生涡旋光束,如利用螺旋相位板、模式转换、空间光调制器等。然而,传统的方法需要搭建体积相对较大的光学系统,限制了其在集成光学等领域中的应用。不同于传统方法中通过传输效应来获得相位变化,超表面可以通过纳米结构使入射光产生相位突变,在纳米尺度上独立控制动态或几何相位以产生涡旋。超表面具有强大光控制能力的同时,还具有体积小、易于集成等特点,因此成为了产生涡旋光的理想方法。文中在介绍产生涡旋光束基本原理的基础上,回顾了近年来利用超表面产生涡旋光束的研究进展。首先介绍了利用动力学相位、Pancharatnam-Berry (P-B)相位以及混合相位产生光学涡旋的方法。随后,对利用全息与编码超表面产生涡旋及通过多路复用产生多个涡旋等不同方法进行了综述。最后,对基于超表面产生涡旋的一些亟待解决的问题和应用前景作了简单总结与讨论。     

厄米-高斯光束在饱和非线性介质中的传输特性

为了研究厄米-高斯光束在光折变饱和非线性介质中的传输特性,采用有限差分方法数值求解了光波演化方程,理论分析了厄米-高斯光束的传输特性。结果表明,1维1阶、2阶和3阶厄米-高斯光束在光折变非线性介质中传输时,在合适的非线性条件下,均可以形成呼吸模式的孤子;随着非线性的加大,厄米-高斯光束的光场分量之间的相互分离趋势将逐渐变弱,同时,每个光场分量的振幅起伏效应会更加明显;改变厄米-高斯光束的入射位置、入射角度对其传输特性没有影响;2维厄米-高斯光束的传输特性和1维情况是类似的。厄米-高斯光束的这些特性在光开关领域有一定的应用前景。     

空芯光子晶体光纤研究新进展

空芯光子晶体光纤(HC-PCF)是新近发展起来的新一代特种光纤,具有奇特的基于光子带隙效应的导波机制与传输特性,在光波传输与控制、光信息操作与处理以及新型光子器件等领域都具有重要应用.综合评述了有关HC-PCF研究的最新进展,包括HC-PCF的模式传输、损耗机制、色散和非线性等基本特性,以及HC-PCF在高能光波光纤传输、超短光脉冲的色散与非线性传输控制、光与物质非线性相互作用、新型光信息传输功能器件等方面的应用.     

Optical frequency conversions in nonlinear medium with periodicallymodulated linear and nonlinear optical parameters

A new method considering both linear and nonlinear optical parameter modulation and propagation loss is proposed to treat second-order nonlinear optical interactions in nonlinear media having periodic structures. Mathematical expressions are derived for difference frequency generation (DFG) and compared with those for second-harmonic generation (SHG). Wavelength conversions around 1.55 μm, which are very interesting in optical communication systems, are studied for semiconductor DFG devices with periodic structures. Semiconductor (e.g., AlGaAs) DFG devices of standard device lengths (several mm) and pump light intensities (10⁵ kW/cm²) are shown capable of practical level conversion efficiencies (~10%) and extremely wide bandwidths (⩾100 nm). Effects of propagation loss in DFG devices are also examined     

实时非线性光学联合变换相关器

提出了利用国产液晶光阀（ＬＣＬＶ），使其工作于高对比度状态，实现实时非线性联合变换相关。通过光在液晶盒中传输特性的分析，阐明了ＬＣＬＶ的非线性调制原理，并通过计算机模拟和光学实验结果的比较证明用高对比度ＬＣＬＶ可以实现实时非线性联合变换相关。     

A modified beam propagation method to model second harmonicgeneration in optical fibers

A finite-difference implementation of the beam propagation method (BPM) is used to solve the paraxial, scalar wave equation with a nonlinear source term. A transparent boundary condition capable of handling asymmetric modes is incorporated in the finite-difference algorithm. This nonlinear BPM is used to model the generation and propagation of second harmonic light in an optical fiber which has been prepared for second harmonic generation (SHG) by the formation of a _χ⁽²⁾ grating. This method can be used to predict the guided mode in which the generated second harmonic light propagates based on the modes of the writing (fundamental and second harmonic) and reading (fundamental only) light. The effects of self-phase modulation (SPM) and cross-phase modulation (XPM) are included in the model     

强非局域介质中的厄米-椭圆高斯空间光孤子

研究了傍轴厄米-椭圆高斯光束在强非局域非线性介质中的传输特性.依据强非局域介质响应函数特征宽度远大于光束束宽,对非局域非线性薛定谔方程进行了近似简化,得到了介质响应函数为椭圆对称情形下的强非局域模型.在此基础上利用分离变量法得到了厄米-椭圆高斯空间光孤子解析解及其形成的条件.进一步研究发现,随着厄米-椭圆高斯空间光孤子阶数的增大,光束束宽增大,介质的非局域程度相对减弱;要获得高阶椭圆高斯空间光孤子,必须提高非局域介质的非局域程度.最低阶的厄米-椭圆高斯空间光孤子就是椭圆高斯空间光孤子.