泵浦探测场下单分子体系荧光光子的统计性质

本文利用最近所发展的产生函数（Generating Function）理论方法,研究了泵浦和探测场共同驱动下单分子二能级体系发射荧光光子的统计性质.给出了泵浦探测场对体系发射光子线型、MandelQ参数以及光子发射几率等统计量的影响.理论计算的单分子发射平均光子数与已有实验结果符合得很好.     

用于监控单线态氧的铕(Ⅲ)络合物荧光探针的光物理性质及PET机理

应用含时密度泛函理论(TDDFT)计算方法研究铕络合物荧光探针检测单线态氧的发光机理.结果表明:配体β-二酮和三联吡啶共同作为荧光母体通过共振能量转移诱导稀土Eu~(3+)离子发光.但是三联吡啶与蒽基连接,其HOMO能级高于三联吡啶的HOMO能级,受光激发后,发生光诱导电子转移,使得激发态三联吡啶荧光母体的光子发射过程受阻,无法为Eu~(3+)提供激发能量,探针分子呈现弱荧光.单线态氧使蒽基氧化生成环内过氧化物,其HOMO能级降低,光诱导电子转移过程终止,三联吡啶荧光发射恢复,并将能量转移给Eu~(3+)离子,使探针分子的发光强度显著增强.     

V型三能级量子点体系中的类相干粒子数囚禁现象

采用产生函数（Generating Function）方法讨论了V型三能级量子点体系在泵浦场和探测场作用下的发射光子的统计特性.研究表明：在强泵浦场作用下,跃迁偶极矩垂直的V型三能级体系表现出Autler-Townes分裂现象;而在跃迁偶极矩平行的V型三能级系统表现出类似于相干粒子数囚禁的现象.通过所施加的探测场,我们可以调节量子点系统发射光子的开关状态.     

光泵远红外分子激光的多光子过程

在光泵分子气体激光过程中,分子系统的能级跃迁是不可能只限在三或四能级之间的.本文作者曾将六能级系统的理论结果,用来计算HF 分子的拉曼激光过程,得到了与实验符合得很好的结果及整套的拉曼调谐曲线.理论的另一个结论,即在增益频率曲线的中点,由于受激拉曼过程和双光子吸收过程相互竞争的结果,有一频宽很窄的下陷,已经被P.Mathieu 及T.R.Izatt 在连续调谐光泵CH_3F 远红外拉曼激光实验中所证实.过去的工作只对六能级系统的拉曼过程的调谐特性进行分析,因而未能较全面地揭示六能级系统中多光子过程对受激发射的贡献.本文在过去工作的基础上,假定分子系统是六能级系统,对大功率光泵分子气体激光的多光子过程进行理论研究.     

4,4'-二甲氨基二苯乙烯分子光限幅特性

通过求解速率方程和傍轴波动方程,研究纳秒激光脉冲在4,4'-二甲氨基二苯乙烯分子介质中的传播过程.分析脉冲传播距离和脉冲宽度对分子材料光限幅特性的影响,并对不同脉宽下的双光子吸收截面进行了拟合.结果显示,4,4'-二甲氨基二苯乙烯分子具有较大的双光子吸收截面,且其双光子吸收截面随脉冲脉宽的增大而增大,表明4,4'-二甲...     

激光场与三个两能级原子相互作用

本文研究激光场与原子相互作用时，激光场用相干态描述，原子用自旋态描述，得到了场和原子各自的动力学变化规律。本文研究激光场与三个两能级原子的相互作用。在不同的初始条件下，得到了光子数与原子状态各自随时间的变化关系。光子数很大时，量子理论结果与半径典理论结果是一致的。     

激光诱导荧光机理研究

研究荧光强度对激发速率和自发辐射速率的依赖性,导出二级级系统上级级粒子数速率方程,并在一定条件下对其求解。得到激光激发和荧光产生两个阶段中系统上能级粒子数及发射荧光光子数随时间的变化规律。     

分子光谱和光解离动力学研究实验装置的研制

本文介绍了新研制的研究分子光谱和光解离动力学实验装置的主要结构和功能,其特点是集激光光解、激光诱导等离子体、激光诱导荧光、共振增强多光子电离和时间飞行质谱等研究技术于一体.详细介绍了在该实验装置上可开展的研究工作和实验方案设计,诸如:分子、自由基及其离子的共振增强多光子电离谱研究、含金属自由基的激光诱导荧光和共振增强多光子电离研究、多原子分子的光解离动力学研究等.并给出了在该装置上测定的CS2激光共振增强多光子电离的时间飞行质谱信号.     

二能级系统光子回波在缀饰态表象中的动态分析

采用布洛赫矢量方法,从量子干涉角度,用缀饰态理论对二能级系统光子回波机理进行了分析,清晰地给出了光与原子相互作用过程的物理描述.探讨了绝热条件下光子回波技术对量子信息存储和信息提取的动态过程.结果表明,二能级跃迁第一个脉冲将信息写入介质,第二个脉冲为信息读出提供条件,让布洛赫矢量的v、w分量反转,此后写入的信息以光子回波的形式再现,即光子回波实质是光信息的写入和读出过程.     

基于光电子成像技术的碘甲烷多光子电离行为

利用飞秒光电子成像技术研究了碘甲烷在超短激光脉冲场中的多光子电离解离行为.实验获得了碘甲烷分子在400 nm飞秒激光作用下的飞行时间质谱以及电离产生的光电子影像.实验结果表明,在超短脉冲激光场中,分子的电离通常是非共振电离,电离产物主要为母体离子和极少量的碎片离子.从光电子成像中获得的光电子平动能分布可以得到电离产生的电子p_1(2. 03 eV)和p_2(2. 67 eV)分别来源于母体离子的基态和激发态.从光电子成像中获得的角度分布可以推测出,光电子峰p_1和p_2可以分别近似看做单光子电离和双光子电离过程,且光电子散射角度趋于各向同性分布.     

复合脉冲控制阶梯型多态量子系统的转移通道

提出了利用复合脉冲在阶梯型多态量子系统中操控量子态演化和粒子数相干转移的方法.首先通过Morris-Shore变换,借助二能级传播算子描述多态量子系统的演化.然后利用增加脉冲序列数且单个脉冲的相位可控的技术,抑制额外的转移通道,实现高效率高鲁棒性的量子态操控和粒子数转移.最后通过数值模拟研究了额外通道和转移通道的拉比频率比、脉冲面积的变化、单光子失谐偏离零点等因素对转移效率的影响.结果表明:常被用于二能级量子系统的复合脉冲操控方法也可被应用于多态量子系统.通过增加脉冲序列数,可有效减小相关参数的扰动,保持高效率的粒子数转移.多脉冲序列复合脉冲的技术可以解决偏振不纯、激光频率不纯、控制参数扰动等造成的量子态操控效率降低等问题.研究结果对构造量子门、量子模拟等相关研究具有重要意义.     

DBR光纤激光器压力传感系统的研制

研制了一种基于正交偏振形式的双频分布式布拉格反射(Distributed Bragg Reflection, DBR)光纤激光器光纤压力传感器系统。当外部压力作用在光纤激光器谐振腔上时,光纤晶体双折射的变化会引起正交偏振方向上的激光频率发生变化,从而导致输出拍频频率改变。利用快速光电二极管将双频激光输出的拍频信号转换成射频电信号,通过一个射频混频电路将该信号与频率合成器产生的本地振荡信号混频并低通滤波放大整形,变为400 M以下的调频信号,再利用ECL定时计数电路系统记录拍频信息并通过USB接口送入计算机。实验表明,在0～1.5 N范围内线性拟合度高达99.97 %,压力灵敏度为400 MHz·N^-1。     

Quantum correlation among photons from a single quantum dot at room temperature

Maxwell's equations successfully describe the statistical properties of fluorescence from an ensemble of atoms or semiconductors in one or more dimensions. But quantization of the radiation field is required to explain the correlations of light generated by a single two-level quantum emitter, such as an atom, ion or single molecule. The observation of photon antibunching in resonance fluorescence from a single atom unequivocally demonstrated the non-classical nature of radiation. Here we report the experimental observation of photon antibunching from an artificial system--a single cadmium selenide quantum dot at room temperature. Apart from providing direct evidence for a solid-state non-classical light source, this result proves that a single quantum dot acts like an artificial atom, with a discrete anharmonic spectrum. In contrast, we find the photon-emission events from a cluster of several dots to be uncorrelated.     

超短激光双脉冲在硝基苯胺分子介质中传播的动力学过程

通过数值求解麦克斯韦-布洛赫方程，研究了2个相干超短激光脉冲在硝基苯胺分子（pNA分子）介质中的非线性传播过程．量化计算表明该分子在低能级区域内只有1个电荷转移态，因此可把该分子看作二能级体系．当3竹共振脉冲与4π非共振脉冲先后入射到硝基苯胺分子介质中进行传播时，3π脉冲的能量将转移给后面的4竹脉冲，前者面积逐渐变为2π，激发分子能级占有率发生一次完整的拉比振荡；后者在介质中仍保持非共振传播，只能激发分子能级占有率发生不完整的拉比振荡．脉冲的频谱发生展宽，并在共振频率附近振荡剧烈．通过引入固有偶极矩为零的赝分子作为比较对象，发现硝基苯胺分子的固有偶极矩导致非线性传播过程更为复杂．     

高稳定单频Brillouin光纤激光器的研究

单频布里渊（Brillouin）光纤激光器结构紧凑,性能稳定,并且对Brillouin泵浦光具有线宽窄化和噪声抑制作用.在光纤传感、高精度频谱分析和微波光子学等领域有着重要应用前景.本文利用可调谐半导体激光器（TLS）作为Brillouin泵浦光制备了单频Brillouin光纤激光器.实验发现当Brillouin增益介质光纤的长度缩短到10.3m时,谐振腔的自由光谱范围变为20.1MHz与模光纤的Brillouin增益带宽相近,此时Brillouin激光表现为单纵模振荡.实验结果还表明该光纤激光器的功率转化斜率为43.6%,激光输出的强度涨落低于4%.单频Brillouin光纤激光器的信噪比与泵浦激光器的信噪比提高近10dB以上,并具有很好的噪声抑制作用,该激光器输出线宽小于5kHz.     

钛宝石飞秒激光系统及其应用

目前最为成熟的飞秒激光系统是基于啁啾脉冲放大技术（CPA）的太瓦级钛宝石飞秒激光系统。本文以东莞理工学院光电子技术实验室的钛宝石飞秒激光系统为例,主要介绍飞秒激光系统的组成和一些主流应用,为飞秒激光系统的搭建与商业化提供了可参考的路线和方向。     

He^＋离子在啁啾激光和高频脉冲组合场中产生的单个阿秒脉冲

利用数值求解含时薛定谔方程的方法,从理论上研究了一维模型He＋离子在波长为1064nm的线性啁啾激光和高频脉冲形成的组合场中产生的高次谐波以及由这种高次谐波构造的阿秒脉冲特征.发现在组合场中,由于啁啾脉冲的作用和在适当的时刻加入了高频脉冲,不仅使高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,而且谐波转化效率也得到有效地提高,当对第二平台区域的不同范围内高次谐波迭加都可得到单个阿秒脉冲,最短可达21阿秒.最后通过经典分析和时频分析解释了这种高次谐波展宽与阿秒脉冲发射过程的特点.     

β-环糊精对多菌灵的荧光增敏效应研究

研究了β-环糊精和多菌灵在水相中形成的超分子体系的荧光光谱,得到了不同浓度和不同pH值溶液中客体分子的荧光光谱。研究发现,在水相中,β-环糊精和多菌灵形成了1:1的超分子体系,包合常数为3.2×10²,与单体分子相比,空腔内多菌灵的荧光强度大大提高。β-环糊精的浓度为8×10^-4~5.6*10^-3 mol·L^-1时,空腔内多菌灵的荧光强度随着β-环糊精浓度的增加而增强。多菌灵的荧光强度在酸性水溶液中具有很强的增强效应,而在中性和碱性介质中,其荧光增强效应较为平缓。在pH=7.6的溶液中,多菌灵在β-环糊精空腔内的荧光强度达到最大。多菌灵在质量浓度为0.46~6.16 ng·mL^-1范围内呈现良好的线性关系,回归方程为F=5.37C( ng·mL^-1)+148.54,相关系数为0.999 3。利用荧光增强效应,得到该超分子体系对多菌灵的检测限为60 pg·mL^-1,是已经报道检测限(4.78 ng·mL^-1)的百分之一。     

Strong coupling of a single photon to a superconducting qubit using circuit quantum electrodynamics

The interaction of matter and light is one of the fundamental processes occurring in nature, and its most elementary form is realized when a single atom interacts with a single photon. Reaching this regime has been a major focus of research in atomic physics and quantum optics for several decades and has generated the field of cavity quantum electrodynamics. Here we perform an experiment in which a superconducting two-level system, playing the role of an artificial atom, is coupled to an on-chip cavity consisting of a superconducting transmission line resonator. We show that the strong coupling regime can be attained in a solid-state system, and we experimentally observe the coherent interaction of a superconducting two-level system with a single microwave photon. The concept of circuit quantum electrodynamics opens many new possibilities for studying the strong interaction of light and matter. This system can also be exploited for quantum information processing and quantum communication and may lead to new approaches for single photon generation and detection.