強(qiáng)度任意空間分布對多態(tài)疊加多模泛函疊加光場高次壓縮特性的影響.pdf

1、本文構(gòu)造了經(jīng)典強(qiáng)度、經(jīng)典振幅和經(jīng)典相位具有任意空間分布的非對稱四態(tài)、五態(tài)和九態(tài)等多態(tài)疊加多模泛函相干態(tài)的疊加態(tài)光場，利用新近建立的多模壓縮態(tài)理論，系統(tǒng)研究了上述三種不同的多態(tài)疊加多模泛函疊加態(tài)光場的廣義非線性等冪次與不等冪次高次壓縮特性，由此獲得了一系列不同于現(xiàn)有報(bào)道的新的結(jié)果和結(jié)論。本文的主要工作內(nèi)容和研究結(jié)果如下： 1.給出了多模泛函相干態(tài)及其相反態(tài)、多模復(fù)共軛泛函相干態(tài)及其相反態(tài)、多模泛函虛相干態(tài)及其相反態(tài)、多模泛函虛共軛

2、相干態(tài)及其相反態(tài)這八個(gè)不同的多模光場的光子湮滅算符本征態(tài)的解析表達(dá)式；從理論上證明：上述八個(gè)不同的多模泛函相干態(tài)具有非正交性和超完備性，其光子統(tǒng)計(jì)分布都符合泊松分布，并能夠反映實(shí)際激光場經(jīng)典強(qiáng)度、經(jīng)典振幅和經(jīng)典相位的空間分布特征。 2.根據(jù)量子力學(xué)中的態(tài)疊加原理，構(gòu)造了由多模泛函相干態(tài)和多模復(fù)共軛泛函相干態(tài)及其相反態(tài)所組成的非對稱四態(tài)疊加多模泛函疊加態(tài)光場|ψ(4)(fj)〉q。給出了利用雙孔光網(wǎng)絡(luò)廣義M-Z干涉儀裝置制備態(tài)|ψ

3、(4)(fj)〉q以及利用雙孔光網(wǎng)絡(luò)廣義M-Z干涉儀制備多模壓縮態(tài)光場的理論方案。利用多模壓縮態(tài)理論，研究了態(tài)|ψ(4)(fj)〉q的廣義非線性等冪次高次振幅壓縮特性、等冪次高次和壓縮特性、不等冪次高次振幅壓縮特性以及不等冪次高次和壓縮特性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：(1)態(tài)|ψ(4)(fj)〉q是一種典型的多模非經(jīng)典光場，它在一定條件下可分別呈現(xiàn)出廣義非線性等冪次與不等冪次高次振幅壓縮效應(yīng)、高次和壓縮效應(yīng)等等；(2)導(dǎo)致態(tài)|ψ(4)(fj)〉q呈現(xiàn)上

4、述高次壓縮現(xiàn)象的根本原因，就在于態(tài)|ψ(4)(fj)〉q中各組分之間的態(tài)間量子干涉現(xiàn)象、模間量子干涉現(xiàn)象、模間的多光子量子糾纏現(xiàn)象、態(tài)|ψ(4)(fj)〉q中不同宏觀量子態(tài)之間的量子糾纏現(xiàn)象以及模間和態(tài)間的混合量子糾纏現(xiàn)象。這些量子干涉效應(yīng)和量子糾纏行為使疊加態(tài)中各不同量子態(tài)之間以及各不同縱模之間產(chǎn)生競爭效應(yīng)，其結(jié)果導(dǎo)致了各模的經(jīng)典初紿相位、態(tài)間的初始相位差等分別呈現(xiàn)出了各自的經(jīng)典與非經(jīng)典量子關(guān)聯(lián)特性，最終導(dǎo)致了光場壓縮現(xiàn)象的產(chǎn)生；(3

5、)光場經(jīng)典強(qiáng)度、經(jīng)典振幅和經(jīng)典初始相位的任意空間分布特征對態(tài)|ψ(4)(fj)〉q的廣義非線性等冪次與不等冪次高次壓縮現(xiàn)象的壓縮程度、壓縮深度和壓縮幅度等具有直接影響。從而表明：多模壓縮態(tài)等非經(jīng)典光場具有一定的空間結(jié)構(gòu)和空間分布，并且這種分布在空間是非均勻、非線性和各向異性的。 3.通過數(shù)值計(jì)算與數(shù)值模擬，研究了光場經(jīng)典強(qiáng)度和經(jīng)典振幅分別具有基模圓高斯分布特征、低階模厄密一圓高斯分布特征和基模橢圓高斯分布特征時(shí)態(tài)|ψ(4)(fj

6、)〉q的上述壓縮特性的空間分布情況，由此獲得了一些具有重要理論價(jià)值的新的結(jié)果和結(jié)論。這些研究結(jié)果，對于研究均勻加寬和非均勻加寬介質(zhì)、非鎖模多波長穩(wěn)態(tài)連續(xù)輸出激光器所發(fā)出的多縱模激光場經(jīng)非線性介質(zhì)后其光場的廣義非線性等冪次與不等冪次高次壓縮特性，具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。特別是，對于在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中利用光場經(jīng)典強(qiáng)度和經(jīng)典振幅具有空間高斯分布特征的高斯激光束(衍射光束)或者其它無衍射光束(例如，COS光束)來產(chǎn)生和制備多模壓縮態(tài)光場方面的實(shí)驗(yàn)技術(shù)探索工

7、作，具有一定的指導(dǎo)作用。 4.構(gòu)造了態(tài)|ψ(4)(fj)〉2q，利用多模壓縮態(tài)理論，研究了態(tài)|ψ(4)(fj)〉2q的廣義非線性等冪次高次差壓縮特性。從理論上證明：若構(gòu)成態(tài)|ψ(4)(fj)〉2q的各個(gè)量子態(tài)是雙模光場，則其第一和第二這兩個(gè)正交相位分量可呈現(xiàn)互補(bǔ)對稱的一次方差壓縮效應(yīng)；經(jīng)進(jìn)一步理論分析及數(shù)值運(yùn)算發(fā)現(xiàn)，當(dāng)腔?？倲?shù)大于2(q大于1)或壓縮次數(shù)N大于1時(shí)，態(tài)|ψ(4)(fj)〉2q始終不呈現(xiàn)差壓縮效應(yīng)；這是一個(gè)獨(dú)特的物

8、理現(xiàn)象，尚有待于進(jìn)一步的理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 5.構(gòu)造了真空場注入強(qiáng)度不等的非對稱五態(tài)疊加多模泛函疊加態(tài)光場|ψ(5)vas(fj)〉q。給出了利用雙孔光網(wǎng)絡(luò)廣義M-Z干涉儀裝置制備態(tài)|ψ(5)vas(fj)〉q的一種理論方案。利用多模壓縮態(tài)理論，對態(tài)|ψ(5)vas(fj)〉q的廣義非線性等冪次高次振幅壓縮特性進(jìn)行了詳細(xì)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在適當(dāng)?shù)臈l件下，相對于態(tài)|ψ(4)(fj)〉q而言，真空場注入可使光場的壓縮幅度增大、壓縮程