共振原子选择反射艾里光束的自愈(英文)北大核心CSCD

研究了囚禁于两电介质面间级联三能级原子的选择反射(SR)艾里光束的自愈现象。建立了计算电介质与共振原子界面处艾里光束SR光谱的理论模型并进行了数值模拟。研究结果表明探测艾里光束在法向及斜入射的情形下其选择反射光束均表现出自愈行为,法向入射情形下出现了很大的间断。研究还发现,探测光的失谐量及耦合光的强度均可调制SR艾里光束的光谱,其调制来自于原子辐射的各向异性、增强或减弱。强耦合光产生的原子缀饰态相干效应及交流斯塔克效应是原子辐射增强或减弱的主要原因。这种SR艾里光束在共振粒子特性的空间探测、共振粒子的操控及光信息存储与通信等方面具有潜在的应用价值。     

光刻探头的共振压力显微系统的研究

以磁共振压力显微和半导体核子自旋态研究为目的,采用电子束和等离子体刻印方法制备硅振荡器,脉冲调制序列控制磁共振条件频率和旋转框架翻转,依据样品的自旋-晶格弛豫时间和自旋-自旋弛豫时间,获得了共振显微压力,测试了压力显微的灵敏度。结果表明,光刻的探头具有高Q值和软悬臂低倔强系数K,磁共振压力通过扫描片段和激光光纤干涉得到了极其微小的压力。光刻探头的共振压力显微具有高空间分辨率,兼具核磁共振成像(MRI)和原子压力显微技术(AFM)优点,是一种重要的核自旋探测技术和三维原子分辨率成像的有力方法。     

凹凸型共振腔的实验研究

固体连续激光器最常采用凹平型共振腔,其优点是效率高,调整方便.若要系统提高TEM_(00)模振荡,可拉长共振腔长,扩大激光晶体中基模体积,依靠激光束的自孔径化来实现.但这时的系统处于近半同心的临界状态,共振腔长,稳定性差.在某些应用中,除需要大模体积提高基模成分外,还希望在共振腔内有聚焦的光束,以提     

双、单光束互换光学头方光斑激光直写系统设计

设计了一种具有方形光斑的新型激光直写系统，用双远心投影透镜组获得方形光斑并以逐点光刻模式运行，改善了衍射图形光刻质量，提高了系统运行效率。该系统具有双、单光束互换功能，双光束干涉用于衍射光变图像的直写，单光束进行二元衍射元件的光刻，实现了不同特性的衍射器件输出，从而解决了在同一幅光刻胶干板上同时进行具有微米量级干涉条纹的衍射光变图像和二元相位图形的直写问题。双光束干涉调制的衍射图像分辨率达到2540dpi，方光束点尺寸为5～20μm。给出了光变衍射图像和两台阶二元相位编码图形的制作结果。     

52Cr原子光刻制作纳米结构研究

纳米结构制作技术中,原子光刻具有独特的优势.为了能够达到纳米制作的要求,并得到所需的沉积条纹,设计了一套实验装置,并分别对原子光刻技术中的原子源、激光系统、稳频系统、原子准直系统和沉积结果进行具体的分析.根据所设计的实验装置,采用分步实验的方式,对各子系统进行了相关数据的采集和测试.其中,稳频精度达到了0.26 MHz精度,铬原子发散角经激光冷却系统由4.5 mrad降低到了0.9 mrad,最后沉积的纳米条纹间距为234 nm条纹高度约为0.276 nm.     

基于半导体共振腔的量子位与量子网络构建

以半导体共振腔内光子与原子的纠缠特性作为量子位,通过半导体共振腔电动力学系统将原子态转换成光子态, 根据半导体共振腔的工作特性,提出共振腔内原子与光子弱耦合与强耦合的判断条件, 并利用外加电磁场对原子的量子态进行操控,从而完成量子逻辑门的操作,再通过各共振腔量子电动力学(CQED)系统间的纠缠进行量子位扩充,实现量子计算与量子网络。介绍微碟型共振腔与单一量子点等多种模型,有助于将量子运算与量子通讯的概念转变为半导体量子器件的研制。     

原子光刻制备铬原子纳米条纹的实验研究

原子光刻技术可以制备高重复性的铬原子纳米条纹光栅,这种光栅可以作为纳米节距标准,实现对高精度的扫描探针式显微镜、电子显微镜等高端仪器的校准。高真空腔体中的固态铬原子受高温喷发出气态原子束,运动的原子束在冷却激光场和激光驻波场的分别作用下,实现原子束的准直与汇聚,沉积在位于激光驻波场后面的InP基片上。经过3h的堆积,得到间距为212.78nm,高度为9nm 的铬原子纳米条纹光栅。针对条纹生长速率较慢的问题,分析了具体原因,为后续工作提供参考。     

激光驻波场中铬原子的三维沉积特性分析

利用近共振激光驻波场操纵中性原子实现纳米级条纹沉积是一种新型的研制纳米结构长度标准传递方法,但仅通过一维和二维形式的仿真不能给出激光驻波场作用下中性原子沉积纳米光栅的全部信息。利用半经典模型,从铬原子在高斯激光驻波场中的运动方程出发,通过四阶Rungo-Kutta法模拟了铬原子在高斯激光驻波场中的三维运动轨迹以及三维沉积条纹结构,并分析了原子束发散、色差和球差等因素对三维运动轨迹及沉积条纹结构的影响。结果表明,利用三维仿真形式模拟高斯激光驻波场中铬原子的运动得到的结果与一维和二维形式下相比可以直观地表现出其较为详细的本质。     

原子-腔-光纤复合系统中腔场间的纠缠特性(英文)

考虑将W态中的两个二能级原子分别注入用光纤连接的耦合腔A和B中,并且原子与腔场发生共振相互作用的情况。采用Negativity熵来描述两子系统间的纠缠,研究了原子-腔-光纤复合系统中腔场间的纠缠特性。利用数值计算方法,通过对是否进行腔外原子的选择性测量情况下腔场与腔场间的纠缠的比较,讨论了对腔外原子的选择性测量和原子与腔场间的耦合系数变化对纠缠特性的影响。研究结果表明,对腔外原子的选择性测量可增强腔场与腔场间的纠缠,另一方面,随原子与腔场间的耦合系数增大腔场间纠缠增强。     

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。     

中红外飞秒双谐振光参量振荡器的腔长调谐（特邀）

超快双谐振光参量振荡器（DRO）在宽带中红外频率梳产生、中红外超短脉冲产生等领域有较大的应用前景。由于信号光与闲频光均在腔内振荡,DRO呈现出很多同单谐振光参量振荡器（SRO）所不同的工作特性。其中,在简并附近的腔长调谐特性是DRO中最具有代表性的特点。随着腔长的改变,DRO会在非简并、近似简并以及完全简并态之间切换状态。为具体分析腔长调谐对简并附近DRO工作状态的作用,文中基于数值仿真,对常用泵浦条件下,低色散飞秒泵浦DRO的腔长调谐特性进行了系统的研究与总结,并对相关特性的产生原因进行了理论分析。     

Bistability and optical switching in a polarization-bistable laserdiode

Dependences of the polarization-bistable condition on the coefficients of linear and nonlinear gains of a laser diode are analyzed, including S-shaped and pitchfork types of bistability, in the optical output versus injection current characteristics. Moreover, the steady-state and dynamic characteristics of the optical output for optical input are investigated, taking account of a detuning of incident optical beam from the cavity resonant frequency of a polarization-bistable laser diode, TE-TM polarization switching is shown to be attained in the optical output of the polarization-bistable laser diode in a very fast switching time less than a nanosecond by the application of TE and TM optical input pulses     

测量激光器光束强度分布和发散角的新方法

我们采用光纤技术进行空序→时序变换的方法,能实时显示相对光强分布曲线。如果激光器的谐振腔输出的光束是TEM_(00)模,采用该法在示波器上就能实时显示出高斯曲线的全貌,可以很方便的测出激光光束的半宽度和远场发散角。该方法是定量研究激光器横模模式的新方法。     

定向棱镜谐振腔准分子激光器

在普通平－平腔XeCl准分子激光器中,用定向棱镜替代平面全反射镜,构成定向棱镜谐振胶准分子激光器。该激光器获得了高抗失调能力和在近场具有相干平顶式的均匀光场、远场具有能量集中的光场分布,压缩了光束发散角,改善和提高了光束质量。提供了一种实用新型的准分子激光器技术。     

Frequency noise analysis of optically self-locked diode lasers

Recent progress on frequency stabilization of a diode laser emitting near 850 nm is discussed. A confocal Fabry-Perot cavity is used to feed back the beam from the diode laser and provide resonant optical stabilization of the semiconductor laser. A detailed theoretical analysis of the static and dynamic frequency noise power spectrum of the coupled cavity laser field is presented. Static-frequency noise reduction of 50-60 dB and reduction of the laser linewidth from 20 MHz to less than 4 kHz are obtained. Finally, a detailed analysis of the beat-note spectra of two optically self-locked diode lasers shows a nonLorentzian RF power spectrum     

气体激光器圆柱形微波激励谐振腔的微扰理论分析及其应用

导出了工作于ＴＭ０１０模的圆柱形微波等离子体腔中等离子体与腔谐振频率关系的精确解析式和微扰近似公式，比较结果表明：在微波激励低气压气体激光器中微扰理论可相当精确地分析微波等离子体对腔的扰动效应。给出了消除等离子体与管壳的扰动引起的腔失谐的方法，从而在气体激光器中成功地形成了稳定与均匀的微波等离子体和稳定的激光输出。用微扰理论使此腔又具有测量等离子体电子密度和管壳微波介电常数的功能     

Excitonic dynamics of a quantum dot coupled to a laser-driven semiconductor microcavity

Within the density matrix formalism, we report on the quantum control of the excitonic coherences in quantum dots coupled to a single mode field resonant semiconductor cavity. We use an external classical laser field to drive the dynamical response of the excitonic states. Dissipation mechanisms associated with the cavity field and the excitonic states are explicitly included in the model. Our numerical simulations of the excitonic dynamics are in good agreement with recent experimental reports. Furthermore, we compute and show how to tailor such a dynamics in the presence of the laser field by means of controlling the detuning between the laser and the cavity field frequencies. The results are analyzed with a view to implementing quantum control of local qubit operations.     

Bandwidth-limited picosecond pulse generation by hybrid mode-locking in a ring cavity GaAlAs laser

Bandwidth-limited picosecond pulses have been obtained using hybrid active/passive mode-locking in an external cavity semiconductor diode ring laser. Active mode-locking by application of sinusoidal RF modulation at the cavity round-trip frequency to a diode laser providing gain is supplemented by passive mode-locking in a second laser which is biased to provide saturable loss. Simultaneous streak camera and scanning Fabry-Perot interferometer measurements show that bandwidth-limited pulses of 25 Ps duration are obtained. Operation is not limited to near laser threshold, and frequency detuning sensitivity is improved when compared to the case of purely active mode-locking.     

Power and frequency dependence of hysteresis in optically bistableinjection locked VCSELs

Optical bistability in an injection-locked vertical cavity surface emitting semiconductor laser subject to parallel optical injection has been observed. It is shown that the width of the bistability loop may be enhanced by increasing the injection power and the frequency detuning     

一种基于半导体激光器的电子加速方法

介质激光加速器是一种高梯度微纳结构的加速器,是未来加速器小型化的重要技术方向之一。本文提出了一种基于半导体激光器的介质激光加速器方案。在此种方案中,加速光栅位于谐振腔内部,省去了高功率激光耦合至加速光栅的外部光路,为介质激光加速器的级联提供了一种新的思路。文中着重研究了加速结构对谐振腔内部场分布的影响,给出了谐振腔场横向截面分布的仿真结果,阐述在该结构中采用高斯光束激励时电子束加速相位匹配的问题,研究了制备精度误差对场分布的影响,最后给出了对加工精度误差的最低要求。