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《西北大学》 2006年
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强度任意空间分布对多态叠加多模泛函叠加光场高次压缩特性的影响

刘宝盈  
【摘要】:本文构造了经典强度、经典振幅和经典相位具有任意空间分布的非对称四态、五态和九态等多态叠加多模泛函相干态的叠加态光场,利用新近建立的多模压缩态理论,系统研究了上述三种不同的多态叠加多模泛函叠加态光场的广义非线性等幂次与不等幂次高次压缩特性,由此获得了一系列不同于现有报道的新的结果和结论。本文的主要工作内容和研究结果如下: 1.给出了多模泛函相干态及其相反态、多模复共轭泛函相干态及其相反态、多模泛函虚相干态及其相反态、多模泛函虚共轭相干态及其相反态这八个不同的多模光场的光子湮灭算符本征态的解析表达式;从理论上证明:上述八个不同的多模泛函相干态具有非正交性和超完备性,其光子统计分布都符合泊松分布,并能够反映实际激光场经典强度、经典振幅和经典相位的空间分布特征。 2.根据量子力学中的态叠加原理,构造了由多模泛函相干态和多模复共轭泛函相干态及其相反态所组成的非对称四态叠加多模泛函叠加态光场|ψ~((4))(f_j)_q。给出了利用双孔光网络广义M-Z干涉仪装置制备态|ψ~((4))(f_j)_q以及利用双孔光网络广义M-Z干涉仪制备多模压缩态光场的理论方案。利用多模压缩态理论,研究了态|ψ~((4))(f_j)_q的广义非线性等幂次高次振幅压缩特性、等幂次高次和压缩特性、不等幂次高次振幅压缩特性以及不等幂次高次和压缩特性。结果发现:(1)态|ψ~((4))(f_j)_q是一种典型的多模非经典光场,它在一定条件下可分别呈现出广义非线性等幂次与不等幂次高次振幅压缩效应、高次和压缩效应等等;(2)导致态|ψ~((4))(f_j)_q呈现上述高次压缩现象的根本原因,就在于态|ψ~((4))(f_j)_q中各组分之间的态间量子干涉现象、模间量子干涉现象、模间的多光子量子纠缠现象、态|ψ~((4))(f_j)_q中不同宏观量子态之间的量子纠缠现象以及模间和态间的混合量子纠缠现象。这些量子干涉效应和量子纠缠行为使叠加态中各不同量子态之间以及各不同纵模之间产生竞争效应,其结果导致了各模的经典初绐相位、态间的初始相位差等分别呈现出了各自的经典与非经典量子关联特性,最终导致了光场压缩现象的产生;(3)光场经典强度、经典振幅和经典初始相位的任意空间分布特征对态|ψ~((4))(f_j)_q的广义非线性等幂次与不等幂次高次压缩现象的压缩程度、压缩深度和压缩幅度等具有直接影响。从而表明:多模压缩态等非经典光场具有一定的空间结构和空间分布,并且这种分布在空间是非均匀、非线性和各向异性的。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O431.2

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