基于统计光学的无透镜鬼成像数值模拟与实验验证

作为量子信息领域分支的鬼成像,由于物体的像将出现在不包含物体的光路上的特点,使得这一领域的研究引人入胜。一度认为,只有基于纠缠态双光子的纠缠光源,才能实现鬼成像;但近年来的研究表明,经典热光场也能实现这一过程。从经典统计光学入手,建立了热光场的数值模型,模拟符合热光特性的光场变化、光场传播、以及物体透射函数对热光场的调制,进而从光强度起伏的关联函数中,分别重现振幅型物体和纯相位型物体的傅里叶变换图像;通过与真实实验结果的对比,表明基于统计光学原理的该数值模型所预测的实验结果,与真实的实验结果完全一致。

相位恢复算法在量子关联衍射成像中的应用研究

随着研究工作的逐步深入,目前已经利用经典热光源实现了关联衍射成像,使得该技术有望在X射线以及中子衍射成像等方面得到广泛应用。在实验利用非相干光得到物体无透镜傅里叶变换频谱的基础上,采用误差消除与输入输出恢复算法,并结合过采样理论,实现了实验所用物体透射率函数的恢复。分别得到了纯振幅物体的振幅分布函数与纯相位物体的相位分布函数。此外,还讨论了实验所得傅里叶变换频谱的噪声等因素对图像恢复结果的影响。

拉曼喷泉原子钟

利用拉曼光场代替喷泉原子钟的微波腔实现拉曼喷泉原子钟。将分离拉曼光场技术与冷原子喷泉技术相结合,避免了在真空腔内放置微波腔,简化了真空系统,同时还保持了很高的准确度。采用半经典理论研究了冷原子喷泉与拉曼光场的相互作用过程,得到了冉赛(Ramsey)条纹。比较了拉曼喷泉原子钟与热铯束拉曼原子钟,前者有更小的体积和功耗,其精度可能达到或超过商用小铯钟。还比较了拉曼喷泉原子钟与微波喷泉原子钟的差别,分析了光子反冲的影响,提出利用同向传播和相向传播的两台拉曼原子钟测量精细结构常数。

Guiding neutral atoms with two current-carrying wires and a vertical bias field on the atom chip

We demonstrate the guiding of neutral atoms with two parallel microfabricated current-carrying wires on the atom chip and a vertical magnetic bias field. The atoms are guided along a magnetic field minimum parallel to the current-carrying wires and confined in the other two directions. We describe in detail how the precooled atoms are efficiently loaded into the two-wire guide. We present a detailed experimental study of the motional properties of the atoms in the guide and the relationship between the location of the guide and the vertical bias field. This two-wire guide with vertical bias field can be used to realize large area atom interferometer.

体布拉格光栅外腔半导体激光器光谱特性研究

用体布拉格光栅(VBG)作为反馈元件与瓦级半导体激光器(LD)以及快轴准直柱透镜构成一个可以将半导体激光器的工作波长稳定在体布拉格光栅布拉格波长处的外腔激光器。测量了体布拉格光栅外腔激光器的波长稳定性与其工作电流、热汇温度、激光束准直装置等因素的关系。分析了波长稳定效果与半导体激光器增益谱特性、外腔结构参量等因素的关系。研究表明,在相同的工作电流、热汇温度下,当准直柱透镜直径为0.4 mm时的波长稳定效果较好;在此情况下,当热汇温度控制在30 ℃,工作电流从0.5 A增加到1.5 A的测量范围内,以及当工

一种同时测量温度和应变的光纤光栅传感器

报道了一种新型实用的用单根光纤布拉格光栅(FBG)实现温度和应变分离传感的技术。当光纤光栅一部分包层直径变小时，整个光栅可以看成由两个周期相同但直径不同的子光栅连接而成。理沦分析和实验都证实了这两个子光栅具有相同的温度敏感性和不同的应变敏感性．由此实现光纤光栅传感器中温度和应变两参数的分离测量，而且这两个子光栅的中心波长间距可以直接测量应变大小．温度变化不影响所测量的应变值。实验中光栅的一部分包层直径被HF酸腐蚀到82μm．获得了两子光栅应变响应系数分别为0．00201nm/με．0．000858nm/μ

高分辨率光纤光栅温度传感器的研究

报道了一种具有高分辨率和高效且价廉的解调系统的光纤布拉格光栅(FBG)温度传感器。提出了光纤光栅的金属槽封装技术，以提高传感光栅的温度灵敏性。研究了金属槽封装光栅的温度灵敏性，理论分析和实验结果表明，封装光栅的温度灵敏系数比普通裸光栅提高了3．6倍。系统利用一长周期光栅(LPG)作为线性滤波器，宽带光源经此长周期光栅调制后入射到传感光栅，可解调布拉格传感光栅的波长位移。理论分析与实验结果一致，系统可达到的温度分辨率为0．02℃。

光纤光栅高温传感器的研究

提出了一种能够测量高温的光纤布拉格光栅（FBG）传感器结构。利用线膨胀系数和长度均不同的两种金属细杆和光纤布拉格光栅设计而成的传感头，能够将被测温度转化为光栅的应变，解调由应变引起的光栅波长漂移，即可得知待测的温度。目前在实验室实现了500℃的动态范围和1℃的温度分辨率，实验结果与理论分析一致。

溶胶-凝胶光波导环形谐振腔的挥发性有机化合物传感特性

采用溶胶-凝胶法制作波导环形谐振腔, 讨论了环形谐振腔器件的传输特性。测量了在不同物质、不同体积分数的挥发性有机化合物(VOC)蒸气气氛下器件的传输光谱的敏感性。结果表明, 谐振波长随甲醇、乙醇、丙醇等醇类化合物, 以及丙酮、甲醛等蒸气体积分数的上升而向长波方向移动, 具有高的灵敏度, 且两者基本呈线性关系。其中, 对丙醇最敏感, 灵敏度达到1.403 pm/10-6。对甲烷和二甲苯也有微弱反应, 但是其灵敏度很低。也测量了水蒸气对传输谱特性的影响。观察到传输谱衬比度对不同挥发性有机化合物物质蒸气的不同敏

溶胶-凝胶条波导Sagnac环的乙醇蒸气传感特性

采用有机/无机混合溶胶-凝胶法制作条形光波导,并将条波导接入光纤Sagnac 环中,测量了输出光功率随环境气氛中乙醇蒸气体积分数变化的特性,表明在实验研究的范围内,输出信号与乙醇蒸气体积分数呈正弦变化。根据Sagnac环结构输出特性的基本关系,反映了溶胶-凝胶条波导在乙醇蒸气气氛下产生了双折射效应。观察到双折射相移与乙醇体积分数的亚线性关系。对实验数据拟合,计算了偏振相移的线性项和二次项系数,得到所制备的条波导的双折射对乙醇体积分数的响应为Δn≈4.4×10-2。测量了信号变化的时间演变特性,典型的上升和

大气湍流对斜程传输准单色高斯谢尔光束时间相干性的影响

由第一类零阶贝塞尔函数的级数展开推导出波结构函数在任意湍流条件下的近似表达式。由广义惠更斯菲涅耳原理、随高度变化的Hufnagel-Valley湍流廓线模型以及波结构函数在任意湍流条件下的近似表达式,导出了斜程传输时准单色高斯谢尔光束互相干函数的解析式。然后,利用表征光束时间相干性的纵向相干长度(可由互相干函数导出),研究了斜程传输时大气湍流对准单色高斯谢尔光束时间相干性的影响。研究结果表明,准单色高斯谢尔光束的时间相干性在整个斜程传输过程中保持不变。最后,对该结果在物理上给予了定性解释。

大气湍流对斜程传输准单色高斯-谢尔光束空间相干性的影响

由湍流大气中斜程传输时准单色高斯-谢尔(GSM)光束互相干函数的解析式导出了该光束的复相干度.然后,利用表征光束空间相干性的横向相干长度,研究了斜程传输时大气湍流对准单色GSM光束空间相干性的影响.研究结果表明:1)当传输路径偏离水平方向较大(即θ≤88°)时,准单色GSM光束横向相干长度随传输距离均为先迅速增加,后缓慢增加,最后基本保持不变.2)当传输路径接近水平方向(即θ≥89°)时,准单色GSM光束横向相干长度随传输距离均为先增大,达到一个最大值后开始下降并持续减小.3)空间相干性不同的准单色GSM光束在湍流大气中传输一定距离后空间相干性趋于相同.最后,对以上结果在物理上给予了解释.

长周期莫尔光栅的理论研究

长周期光纤光栅作为一种损耗型的带阻滤波器，在光纤通信和光纤传感器领域有着广泛的应用。结合长周期光纤光栅的传输特性，利用传输矩阵法对多种长周期莫尔光栅的透射谱进行了理论模拟。分析结果表明，莫尔光栅技术在制作高性能的相移长周期光栅和变迹长周期光栅上有着很好的应用前景。