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四波混频和分束器网络中的量子导引

光学学报 2024年

作者：李晓玲翟淑琴刘奎山西大学物理电子工程学院山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室山西大学极端光学协同创新中心

多组份量子导引，因其独特的单向性和优越的灵活性，对于实现安全而高效的量子通信具有更大的优势和更广泛的应用前景。本文提出了基于两个四波混频过程和线性分束器网络产生两个四模高斯态的方案，具体通过利用一个和两个线性分束器联... 详细信息

多组份量子导引，因其独特的单向性和优越的灵活性，对于实现安全而高效的量子通信具有更大的优势和更广泛的应用前景。本文提出了基于两个四波混频过程和线性分束器网络产生两个四模高斯态的方案，具体通过利用一个和两个线性分束器联合两个独立的四波混频过程，分别实现了四组份量子导引。对输出模式进行分析，两个方案都表现出丰富的多组份量子导引类型。基于第一个方案，第二个方案增加了一个线性分束器，通过调节线性分束器的透射率，方案一中没有的单模间导引在方案二中可以实现灵活操控（单向或双向不对称），同时联合导引的构型更加丰富。这对于构建需要的量子网络，实现安全的量子秘密共享和高效的量子通信任务具有重要的应用和意义。

关键词：量子通信四波混频过程多组份导引量子秘密共享

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基于量子纠缠的远程态制备研究进展(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第1期61卷 453-460页

作者：苏晓龙韩冬梅王娜王美红山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室山西太原030006 山西大学光电研究所山西太原030006 极端光学协同创新中心山西太原030006

基于远程分发的量子纠缠,远程态制备能够实现量子态的远程制备和操控,是实现量子态传输的一种重要方式。近年来,远程态制备取得了重要研究进展,相继实现了单量子比特、连续变量量子比特、压缩态、非高斯态和光学猫态的远程制备。本文简... 详细信息

基于远程分发的量子纠缠,远程态制备能够实现量子态的远程制备和操控,是实现量子态传输的一种重要方式。近年来,远程态制备取得了重要研究进展,相继实现了单量子比特、连续变量量子比特、压缩态、非高斯态和光学猫态的远程制备。本文简要介绍远程态制备的基本原理、离散变量和连续变量远程态制备的研究进展及其发展趋势。

关键词：远程态制备纠缠态连续变量离散变量

超低损耗氮化硅集成光学：非线性光学和应用（特邀）

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光学学报 2024年第15期 303-330页

作者：郑华敏余鲲鹏李世昌陈睿扬王嘉轩陈智阳石宝奇王中凯罗弋涵龙金宝孙威梁伟鲍成英郭海润刘骏秋深圳国际量子研究院合肥国家实验室南方科技大学量子科学与工程研究院中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所清华大学上海大学

超低损耗氮化硅（Si3N4）集成光波导技术正逐渐成为集成光学领域的核心技术，受到了广泛的研究和关注。深入探讨了氮化硅集成光学的非线性效应，详细介绍了氮化硅微环波导的基础理论，并在此基础上阐述了氮化硅集成光波导中常见的非线... 详细信息

超低损耗氮化硅（Si3N4）集成光波导技术正逐渐成为集成光学领域的核心技术，受到了广泛的研究和关注。深入探讨了氮化硅集成光学的非线性效应，详细介绍了氮化硅微环波导的基础理论，并在此基础上阐述了氮化硅集成光波导中常见的非线性光学现象。此外，综述了近期基于氮化硅集成芯片器件的非线性光学效应的研究进展及现状，以及这些现象在集成光学、非线性光学和量子光学中的关键应用。这一综合性分析旨在为氮化硅集成光学技术的进一步研究和发展提供有力的支持和指导。

关键词：克尔非线性 Lugiato-Lefever方程孤子光频梳自注入锁定微波合成

靛红双氮二苯腙分子开关的光致异构化机理研究

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物理学报 2024年

作者：庞晓娟赵凯玥何航宇张宁波蒋臣威中国矿业大学材料与物理学院中国矿业大学矿业工程学院西安交通大学物理学院凝聚态物质非平衡合成与调制教育部重点实验室量子信息与量子光电器件陕西省重点实验室

腙类分子开关在超分子化学领域有非常重要的应用价值，基于靛红发色团发展出的新型腙类分子开关已被合成。因其具有可见光激发下的顺反异构化特征、衍生物的易合成性及对外界刺激的敏感性，使其在生物化学领域具有重要的应用价值。然而... 详细信息

腙类分子开关在超分子化学领域有非常重要的应用价值，基于靛红发色团发展出的新型腙类分子开关已被合成。因其具有可见光激发下的顺反异构化特征、衍生物的易合成性及对外界刺激的敏感性，使其在生物化学领域具有重要的应用价值。然而，该新型分子开关的光致异构化机制尚不明确，异构过程是否存在新奇的现象也不得而知。本文采用基于半经验OM2/MRCI的轨迹面跳跃动力学方法，系统地研究了一种名为靛红双氮二苯腙分子开关E-Z异构化过程的光致异构化机理。研究发现该E构型分子开关的S1激发态平均寿命约为 107 fs，该分子开关的E-Z异构化量子产率为16.01%。通过对该分子开关光致异构化过程的计算，明确了两种不同分子开关异构化机制；除围绕C=N键旋转的传统分子开关异构机制之外，阐明了新的异构机制——分子开关转子部分面对面的扭转；通过时间分辨的荧光辐射谱的计算，预测了异构化过程中存在极快的荧光猝灭现象，并且伴随着荧光红移的发生；通过对计算得到的荧光光谱与激发态平均寿命的分析，提出了“暗态”的存在，并对“暗态”存在的原因给出了可能得解释。研究结果可为新型分子开关的设计及应用提供理论指导作用。

关键词：分子开关光致异构化激发态非绝热动力学

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关联光子对产生过程中的噪声抑制

量子光学学报 2024年

作者：樊永胜孙灿侯益博王添钰陈湘李淑静王海山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室山西大学极端光学协同创新中心

量子中继是量子网络的关键组成部分，而制备高质量的量子关联光子对是构建量子中继的基础。本文在原子系综中利用自发拉曼散射过程产生自旋波与Stokes光子之间的关联，再通过电磁感应透明过程将自旋波转换为anti-Stokes光子，产生了关联... 详细信息

量子中继是量子网络的关键组成部分，而制备高质量的量子关联光子对是构建量子中继的基础。本文在原子系综中利用自发拉曼散射过程产生自旋波与Stokes光子之间的关联，再通过电磁感应透明过程将自旋波转换为anti-Stokes光子，产生了关联的Stokes和anti-Stokes光子对。通过扩大Stokes光子收集角，降低了相同激发率下所需的写光光强，从而将Stokes光子探测通道中写激光引入的噪声降低。另外，我们在anti-Stokes光子探测通道内添加了两个不同长度的法布里珀罗标准具来抑制漏过的读光噪声。我们测得在写光激发率为0.2%时，Stokes和anti-Stokes光子之间的二阶互关联函数值达到了60.4。

关键词：关联光子对噪声抑制二阶互关联函数量子中继

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铒镱共掺三硼酸铝钇晶体维尔德常数的测量

激光技术 2024年

作者：王文荣戚蒙李渊骥冯晋霞张宽收山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室山西大学极端光学协同创新中心

为了利用激光增益介质自身的磁光效应，构建免额外磁光晶体的单向行波环形谐振腔或者单块非平面环形谐振腔，从而满足制备功率大于瓦级的连续波单频1.5 μm固体激光器的应用需求，采用了磁光调制技术结合平衡探测技术的方法，对铒镱共... 详细信息

为了利用激光增益介质自身的磁光效应，构建免额外磁光晶体的单向行波环形谐振腔或者单块非平面环形谐振腔，从而满足制备功率大于瓦级的连续波单频1.5 μm固体激光器的应用需求，采用了磁光调制技术结合平衡探测技术的方法，对铒镱共掺三硼酸铝钇晶体的维尔德常数进行了实验测量，得到了不同掺杂原子数分数及不同温度下晶体的维尔德常数。结果表明，当镱离子掺杂原子数分数为10%、15%、25%时，测得铒镱共掺三硼酸铝钇晶体的维尔德常数分别为48.11°/(T·m)、33.05°/(T·m)、10.88°/(T·m)；当镱离子掺杂原子数分数为25%的铒镱共掺三硼酸铝钇晶体的控温温度从13 ℃提高到38 ℃时，晶体的维尔德常数从11.40°/(T·m) 降低至10.15°/(T·m)；铒镱共掺三硼酸铝钇晶体的维尔德常数与钇铝石榴石晶体可比拟；此外，该晶体具有明显的顺磁性，减小镱离子掺杂原子数分数，或者降低激光晶体控温温度将有助于提升激光晶体自身的磁致旋光特性。该研究为构建无额外磁光晶体的连续波单频固体激光器提供了参考。

关键词：激光光学维尔德常数磁光调制铒镱共掺三硼酸铝钇晶体平衡探测

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高性能GHz带宽平衡零拍探测器的研制

量子光学学报 2024年

作者：段放世李超索普一秦忠忠山西大学光电研究所量子光学与量子光学器件国家重点实验室山西大学极端光学协同创新中心

高带宽、高共模抑制比的平衡零拍探测器在高速量子通信、宽带压缩光和纠缠光探测、宽带量子精密测量等领域具有重要应用价值。本文研制了一款GHz带宽、高共模抑制比和交直流分开的平衡零拍探测器。通过使用射频运放芯片，在1 550 nm波... 详细信息

高带宽、高共模抑制比的平衡零拍探测器在高速量子通信、宽带压缩光和纠缠光探测、宽带量子精密测量等领域具有重要应用价值。本文研制了一款GHz带宽、高共模抑制比和交直流分开的平衡零拍探测器。通过使用射频运放芯片，在1 550 nm波段探测器的带宽可达1 GHz，最高信噪比为12 dB。通过将两个光电二极管分别对称放置于PCB的正反两侧，该探测器在20 MHz处获得了60.65 dB的共模抑制比。随后，使用该平衡零拍探测器测量1 550 nm正交振幅压缩态光场的压缩度，在带宽3.5 MHz～71.5 MHz范围内观测到了最高-2.5 dB压缩。研究结果表明，该高带宽、高共模抑制比的平衡零拍探测器在宽带压缩光探测方面具有潜在应用价值。

关键词：平衡零拍探测器高带宽共模抑制比信噪比压缩光

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基于准连续域束缚态的强圆二色性超表面

物理学报 2024年第17期73卷 285-293页

作者：夏兆生刘宇行包正王丽华吴博王刚王辉任信钢黄志祥安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室合肥230601 安徽大学信息材料与智能感知安徽省实验室合肥230601 合肥师范学院电子信息系统仿真设计安徽省重点实验室合肥230001

连续域束缚态最初是在量子力学中发现的,它是一种可保持局域化的波动现象.这种效应已在各种材料系统中得到广泛研究,包括压电材料、石墨烯和光子晶体.本工作提出了一种由中断的环形槽组成的四重旋转对称硅超表面.通过同时打破晶胞的面... 详细信息

连续域束缚态最初是在量子力学中发现的,它是一种可保持局域化的波动现象.这种效应已在各种材料系统中得到广泛研究,包括压电材料、石墨烯和光子晶体.本工作提出了一种由中断的环形槽组成的四重旋转对称硅超表面.通过同时打破晶胞的面内反转对称性,实现了具有高品质因子和显著手性的准连续域束缚态.通过对动量空间中拓扑荷的研究,揭示了由超表面的内部共振机制产生的准连续域束缚态的独特拓扑特征.在合适的对称破坏下,具有平面内对称破坏的四重旋转对称超表面表现出–0.93的强圆二色性,并且其显示出了在对称破坏较大时的强圆二色性.这项工作所取得的成果在手性生物传感器和低阈值激光器等领域具有广阔的应用前景.

关键词：连续域束缚态超表面手性品质因子

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基于开放路径式可调谐激光吸收光谱法室内CO在线监测研究

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激光与光电子学进展 2024年

作者：黄琪王晴汪开涛王聪珊崔茹悦武红鹏董磊山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室激光光谱研究所山西大学物理电子工程学院山西大学极端光学协同创新中心

为了研究室内二氧化碳(CO2)浓度变化以及其与人类活动的关系，本文设计开放路径式可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)传感系统对室内CO2浓度进行监测。采用中心波长为2004 nm的DFB激光器作为激励光源测量了CO2的R(16)特征吸收线。通过使用... 详细信息

为了研究室内二氧化碳(CO2)浓度变化以及其与人类活动的关系，本文设计开放路径式可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)传感系统对室内CO2浓度进行监测。采用中心波长为2004 nm的DFB激光器作为激励光源测量了CO2的R(16)特征吸收线。通过使用Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法拟合测量光谱，实现测量浓度免定标。与商用XENSIVTMPAS二氧化碳传感器进行对比测量，二者的相关度R2达到0.89。结果显示，室内CO2每日均值浓度为463 ppm，略高于室外浓度，并且一天内波动范围在386 ppm-566 ppm之间。室内CO2浓度受通风和室内人员活动的影响，其每日浓度变化趋势与人员工作时间高度相关。在人员密度为0.005人/立方米的情况下，CO2浓度的增长速率测得为23 ppm/h。因此，人员拥挤的室内环境应及时通风，以防止过高的CO2浓度引起不适。

关键词：可调谐二极管激光吸收光谱技术痕量气体免标定室内二氧化碳检测在线监测