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两个真空光悬浮纳米粒子间的光诱导偶极相互作用

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量子光学学报 2024年第1期30卷 44-52页

作者：王彦高晨力闫江伟于旭东张靖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太原030006 山西大学极端光学协同创新中心山西太原030006

光悬浮微纳米粒子系统是研究多体物理的重要平台,但是以往相关研究大多集中在液体环境中。真空光悬浮由于其显著的优势,近年来受到了广泛关注。本文利用两个紧聚焦光场单独捕获两个纳米粒子,在真空环境下,实验研究了粒子间由于散射光诱... 详细信息

光悬浮微纳米粒子系统是研究多体物理的重要平台,但是以往相关研究大多集中在液体环境中。真空光悬浮由于其显著的优势,近年来受到了广泛关注。本文利用两个紧聚焦光场单独捕获两个纳米粒子,在真空环境下,实验研究了粒子间由于散射光诱导的偶极相互作用。在不同捕获光偏振条件下,通过调控两个粒子质心运动(或扭摆运动)在频率简并附近的相对频率,测量了光诱导偶极相互作用强度。实验表明,粒子间光诱导偶极散射对扭摆运动影响很小,未观察到粒子间扭摆运动的相互作用;而质心运动在两束捕获光偏振都垂直于粒子间连线时,产生较强耦合,在两粒子间距为2.91μm时,得到沿捕获光传播方向质心运动在简并点处的耦合强度为1.6 kHz。

关键词：光悬浮光散射偶极相互作用

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一维时空非均匀玻色费米混合气体的动力学

山西大学学报(自然科学版) 2024年

作者：郝常青尹相国山西大学理论物理研究所山西大学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

本文对一维无自旋玻色费米混合气体的动力学进行研究。采用广义流体力学方法，严格地给出在粒子间相互作用强度随时空缓慢变化的情况下，该系统所满足的广义流体力学方程组。将该方程组应用于相互作用强度随时间缓慢增大的，处于简谐势... 详细信息

本文对一维无自旋玻色费米混合气体的动力学进行研究。采用广义流体力学方法，严格地给出在粒子间相互作用强度随时空缓慢变化的情况下，该系统所满足的广义流体力学方程组。将该方程组应用于相互作用强度随时间缓慢增大的，处于简谐势阱中的系统。研究结果表明：玻色子与费米子的粒子数密度都出现了振荡行为；玻色费米混合物中玻色子数目越多，其粒子数密度振幅越大，而费米子密度振幅越小；改变化学势并不会影响振荡周期。我们的研究对量子牛顿摆实验有了更深刻的理解。

关键词：玻色费米混合物广义流体力学非均匀相互作用

压缩态光场在光纤信道传输过程中的量子误差修正

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量子光学学报 2024年第2期30卷 67-73页

作者：康国辉冯晋霞李渊骥张宽收量子光学与光量子器件国家重点实验室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大学山西太原030006

本文提出了四光纤通道量子误差修正方案,利用建立关联噪声通道实现量子态在光纤信道传输时的量子误差修正,完成压缩态光场在光纤信道的有效传输。理论分析了方案中光纤关联噪声通道的关联度、光纤传输距离、本底振荡光的功率等参数对量... 详细信息

本文提出了四光纤通道量子误差修正方案,利用建立关联噪声通道实现量子态在光纤信道传输时的量子误差修正,完成压缩态光场在光纤信道的有效传输。理论分析了方案中光纤关联噪声通道的关联度、光纤传输距离、本底振荡光的功率等参数对量子误差修正的影响。光纤传输距离和本底振荡光功率越大,引入的额外噪声功率越大。光纤关联噪声通道的关联程度越高,量子误差修正效果越好。当光纤关联噪声通道为理想关联噪声通道时,额外噪声可以被完全去除,压缩态光场的量子特性随着传输距离的增加不会消失。当光纤关联噪声通道只有部分关联时,也可实现压缩态光场在光纤信道传输过程中的量子误差修正。该研究为城域的连续变量光纤量子信息等研究奠定基础。

关键词：压缩态光场额外噪声光纤信道量子误差修正

具有时钟恢复和功率监测功能的时域平衡零拍探测器

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量子光学学报 2024年第2期30卷 74-81页

作者：郭旭波王旭阳贾雁翔张瑜侯一卓李永民量子光学与光量子器件国家重点实验室、山西大学光电研究所山西太原030006 山西大学极端光学协同创新中心山西太原030006

时域平衡零拍探测器可以直接探测脉冲信号光场的正交分量,是连续变量量子密钥分发系统中的关键器件。本文介绍了一种新型时域平衡零拍探测器,充分利用了级联光电二极管中每个光电二极管两端产生的光电流信号,不仅能够测量信号光场的正... 详细信息

时域平衡零拍探测器可以直接探测脉冲信号光场的正交分量,是连续变量量子密钥分发系统中的关键器件。本文介绍了一种新型时域平衡零拍探测器,充分利用了级联光电二极管中每个光电二极管两端产生的光电流信号,不仅能够测量信号光场的正交分量,同时还可以实时监测本振光功率并产生与本振光同频率的时钟信号。实验中,在1 MHz的重复速率下,探测器可输出共模抑制比达75 dB,信噪比为13.50 dB散粒噪声信号;同时产生与本振光同频的时钟信号,并输出与本振光功率具有良好线性关系的直流电压值,增益为2.52×10^(-7)V/光子,残差平方和为2.51×10^(-4)V^(2)。该探测器可显著降低连续变量量子密钥分发系统接收端的复杂度,能有效避免因分束器的分束比变化而产生的安全漏洞,增强了系统的实际安全性。

关键词：连续变量量子密钥分发系统时域平衡零拍探测器真空散粒噪声时钟恢复功率监测

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连续变量光场偏振态的可逆控制系统

光学学报 2024年第10期44卷 443-451页

作者：张晋亮吴量闫捷利闫智辉贾晓军山西大学物理电子工程学院山西太原030006 山西工程科技职业大学信息工程学院山西晋中030619 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太原030006

连续变量光场偏振态的量子隐形传态不仅适合于远距离的量子态传输,而且可以直接和原子节点相互作用。实现连续变量光场任意偏振态的可逆控制是实现其量子隐形传态的关键。设计和实现了基于现场可编辑逻辑阵列的连续变量光场偏振态的可... 详细信息

连续变量光场偏振态的量子隐形传态不仅适合于远距离的量子态传输,而且可以直接和原子节点相互作用。实现连续变量光场任意偏振态的可逆控制是实现其量子隐形传态的关键。设计和实现了基于现场可编辑逻辑阵列的连续变量光场偏振态的可逆控制器。利用振幅分割型偏振测量方法和波片型偏振控制方法,实现了光场偏振态的测量与控制。通过算法优化和半开环结构设计,对于任意偏振态的测量误差平均值小于0.543°,转换误差平均值小于0.474°,还原误差平均值小于0.636°。该系统能够实现初始偏振态和预设偏振态之间有效转换,为连续变量偏振态的高效量子隐形传态的实现提供了必要的技术支撑。

关键词：物理光学光场偏振态偏振控制偏振测量优化算法

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铁磁共振下均匀磁化强度的惯性动力学

山西大学学报(自然科学版) 2024年第1期47卷 171-178页

作者：屈川南雪萌李再东天津理工大学理学院天津市量子光学与智能光子学重点实验室山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室

本文通过惯性Landau-Lifshitz-Gilbert方程研究了铁磁体中的磁化强度动力学。在相同的初值条件，通过施加两种不同的电流，对该方程进行了理论分析和数值模拟。结果表明：当给定两种不同电流时，极角、极角速度、方向角和方向角速度振... 详细信息

本文通过惯性Landau-Lifshitz-Gilbert方程研究了铁磁体中的磁化强度动力学。在相同的初值条件，通过施加两种不同的电流，对该方程进行了理论分析和数值模拟。结果表明：当给定两种不同电流时，极角、极角速度、方向角和方向角速度振动的总体趋势都随着时间逐渐趋于平稳，并没有因外加电流不同而受到影响。此外，施加沿z轴方向的电流时，发现在长时间尺度上由惯性项所引起的各个磁化分量的进动振荡几乎是一条直线。最后，使用外加正弦含时电流，发现除正常的进动共振峰外，还存在惯性效应导致的章动共振峰。

关键词：磁化强度动力学惯性Landau-Lifshitz-Gilbert方程章动

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

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双频激光干涉测量技术研究

量子光学学报 2024年

作者：陈力荣王韬安炳南贺子洋赵琴武延鹏李林王雅君郑耀辉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山西大学物理电子工程学院北京控制工程研究所

精密测量是支撑高端装备制造质量、航天任务深空探索的基石。针对航天空间任务的超精密测量应用需求，面向航天复杂环境应用，本文详细探讨了可以满足下一代航天任务毫角秒级、微角秒级指向精度需求的双频激光干涉测量技术，对双频激光... 详细信息

精密测量是支撑高端装备制造质量、航天任务深空探索的基石。针对航天空间任务的超精密测量应用需求，面向航天复杂环境应用，本文详细探讨了可以满足下一代航天任务毫角秒级、微角秒级指向精度需求的双频激光干涉测量技术，对双频激光干涉测量技术的分辨率和精度制约因素展开了理论分析，探索其理论测量极限。在抑制其由光源偏振及偏振器件引起的非线性误差后，理论上可以完成航天空间任务的毫角秒级指向测量及姿态控制。结合量子增强技术，有望突破量子散粒噪声极限，进一步提高干涉测量信噪比，提升指向测量精度，支撑下一代航天空间任务更高精度指向测量的要求。

关键词：激光干涉测量空间指向测量双频激光量子增强高精度

超冷^(85)Rb^(133)Cs分子转动态碰撞特性研究

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量子光学学报 2024年第1期30卷 61-68页

作者：陈一瑶马伟鑫姬中华梅锋赵延霆贾锁堂山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室山西太原030006 山西大学极端光学协同创新中心山西太原030006

使用损耗光谱技术测量了直接光缔合制备的X^(1)Σ^(+)(v=0)振动基态超冷^(85)Rb^(133)Cs分子的转动态分布,使用微波脉冲技术操控了超冷^(85)Rb^(133)Cs分子转动态布居转化,对基态超冷^(85)Rb^(133)Cs分子最低振动态上纯转动态和混合转... 详细信息

使用损耗光谱技术测量了直接光缔合制备的X^(1)Σ^(+)(v=0)振动基态超冷^(85)Rb^(133)Cs分子的转动态分布,使用微波脉冲技术操控了超冷^(85)Rb^(133)Cs分子转动态布居转化,对基态超冷^(85)Rb^(133)Cs分子最低振动态上纯转动态和混合转动态的碰撞特性进行了研究。具体地测量了^(85)Rb^(133)Cs分子分别处于X^(1)Σ^(+)(v=0,J=1)转动态、X^(1)Σ^(+)(v=0,J=2)转动态以及这两个转动态形成的混合态这三种情况下的分子布居演化,引入速率方程来描述损耗过程中分子的动力学过程并获得分子非弹性碰撞系数,实验发现转动混合态的碰撞系数高于纯转动态碰撞系数,造成这种差异的原因主要来自于相邻转动态之间的偶极—偶极相互作用。本工作为理解超冷极性分子非弹性碰撞机制、制备低温高密度超冷极性分子提供了重要参考。

关键词：超冷极性分子光缔合转动态非弹性碰撞