原子氣體中多波混頻信號的空間調製研究

《原子氣體中多波混頻信號的空間調製研究》是依託西安交通大學，由張貽齊擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：原子氣體中多波混頻信號的空間調製研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張貽齊
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

在多能級原子氣體介質中，利用量子調控手段研究多束雷射在滿足相位匹配條件下產生的多波混頻(MWM)的空間調製特性：1.改變雷射的強度調節原子介質中三階非線性和五階非線性相對大小的變化，在滿足非線性與衍射相互平衡的時候可以觀察到MWM光渦旋孤子。通過原子相干技術調節在雙光子共振位置處三五階非線性以及伴隨的增益和損耗之間的競爭，實現MWM基孤子、偶極孤子和渦旋孤子之間的自由轉換。破壞孤子形成條件，利用多光束干涉技術實現MWM信號為渦旋、項鍊和方位角調製項鍊模式，分別研究它們在原子介質中的演化特性。2.原子相干可以在原子氣體中誘導出電磁光柵，產生的MWM信號受到周期性光柵的調製，研究該光柵抑制增強位置處的帶隙結構，周期性MWM的泰伯效應。3.MMW伴隨產生的參量超螢光，研究其錐形輻射問題以及相關的MWM光子對關聯與糾纏問題。此外，在原子氣體與電介質的接觸面上，研究空間調製後的MWM無衍射光演化等。

結題摘要

過去一二十年間，有關空間光束控制的研究成為光學研究領域的熱門課題，如空間光孤子、光渦旋、無衍射自加速光、PT對稱性、光子拓撲絕緣體等。這些課題的研究為光開關、光鑷子、光二極體等片上全光控制元器件的研製奠定了基石，為光互聯、光計算等技術的發展開闢了道路。但是如何更有效地控制光束的空間行為始終是研究人員關注的方向，並且在研究中出現的新現象和有趣的問題值得人們深入思考。 本項目以“原子氣體中多波混頻信號的空間調製研究”為題，對艾里光、光怪波、光子拓撲絕緣體、光渦旋等前沿課題開展了研究，所依託的介質主要是但不局限於原子介質，取得了一系列研究成果，為光束空間控制提供了理論依據。在項目支持下，負責人出版英文學術專著1部；項目組成員發表SCI論文46篇，其中負責人以第一作者及通信作者的有27篇；個人H因子達到11。27篇論文中包括2篇Physical Review Letters及2篇Laser & Photonics Reviews，17篇中科院JCR二區期刊論文，16篇影響因子大於3，單篇最高他引31次，2篇入選ESI高被引論文(前3%)。負責人獲陝西省高等學校科學技術一等獎(2016，排名第2)，2016年度陝西省科學技術獎(排名第2)，陝西省第十三屆自然科學優秀學術論文三等獎。取得具體成果總結為： 1. 發現了自加速光互作用誘導空間光孤子及光怪波非線性泰伯效應，證實了一類新型的自傅立葉變換光束，得到了傍軸及非傍軸分數自加速泰伯效應。 2. 首次理論研究了原子系綜光子拓撲絕緣體，首次在熱相干原子氣體中實驗觀測到了PT對稱性，並在原子系綜中理論和實驗證實了光液滴及基、偶和渦旋孤子三者的互轉換。 3. 首次從理論上對基於分數薛丁格方程的光束傳輸動力學問題開展了系統研究，從理論上直接給出了分數薛丁格方程對光束控制的物理圖像，為光束空間調控提供了新思路。