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混沌光场光子统计分布及二阶相干度的分析与测量

兰豆豆 郭晓敏 彭春生 姬玉林 刘香莲 李璞 郭龑强

混沌光场光子统计分布及二阶相干度的分析与测量

兰豆豆, 郭晓敏, 彭春生, 姬玉林, 刘香莲, 李璞, 郭龑强
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  • 利用通信波段双通道单光子探测器,采用Hanbury Brown-Twiss关联测量方案,理论分析并实验测量了光反馈半导体激光器产生的混沌光场的光子统计分布及不同混沌状态光场的二阶相干度.通过对混沌光场二阶相干度g(2)()的理论分析,得出随着延迟时间和相干时间的变化,其与相干光、热光及单光子态的二阶相干度可明显区分并呈现出不同分布.同时实验上产生了频谱宽度6.7 GHz的混沌光场,测量了不同光子数分布的结果,并用高斯随机分布、泊松分布、玻色-爱因斯坦分布对光子数分布进行理论拟合,发现随着入射平均光子数的增加,光子数分布从玻色-爱因斯坦分布过渡到泊松分布,但整个过程都与高斯随机分布符合较好,且光场的二阶相干度g(2)(0)由2降至1.通过改变偏置电流(I=1.0Ith-2.0Ith)和反馈强度(0-10%),实验上研究了混沌光场由低频起伏到相干塌陷的过程中不同状态宏观动力学特性与二阶相干度的对应关系.结果表明:混沌光场在此过程中始终呈现出明显的聚束效应,并在频谱宽度最大时达到最强;同时给出了光子计数测量中聚束效应减弱的物理原因.实验表明该系统及方法能很好地揭示不同状态混沌光场的光子统计特性.
      通信作者: 郭龑强, guoyanqiang@tyut.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61405138,61505136,61505137,61671316)、国家国际科技合作专项(批准号:2014DFA50870)和山西省自然科学基金(批准号:201601D011015,201601D021021)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-01-24
  • 修回日期:  2017-03-27
  • 刊出日期:  2017-06-05

混沌光场光子统计分布及二阶相干度的分析与测量

  • 1. 太原理工大学, 新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 太原 030024;
  • 2. 太原理工大学物理与光电工程学院, 光电工程研究所, 太原 030024
  • 通信作者: 郭龑强, guoyanqiang@tyut.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61405138,61505136,61505137,61671316)、国家国际科技合作专项(批准号:2014DFA50870)和山西省自然科学基金(批准号:201601D011015,201601D021021)资助的课题.

摘要: 利用通信波段双通道单光子探测器,采用Hanbury Brown-Twiss关联测量方案,理论分析并实验测量了光反馈半导体激光器产生的混沌光场的光子统计分布及不同混沌状态光场的二阶相干度.通过对混沌光场二阶相干度g(2)()的理论分析,得出随着延迟时间和相干时间的变化,其与相干光、热光及单光子态的二阶相干度可明显区分并呈现出不同分布.同时实验上产生了频谱宽度6.7 GHz的混沌光场,测量了不同光子数分布的结果,并用高斯随机分布、泊松分布、玻色-爱因斯坦分布对光子数分布进行理论拟合,发现随着入射平均光子数的增加,光子数分布从玻色-爱因斯坦分布过渡到泊松分布,但整个过程都与高斯随机分布符合较好,且光场的二阶相干度g(2)(0)由2降至1.通过改变偏置电流(I=1.0Ith-2.0Ith)和反馈强度(0-10%),实验上研究了混沌光场由低频起伏到相干塌陷的过程中不同状态宏观动力学特性与二阶相干度的对应关系.结果表明:混沌光场在此过程中始终呈现出明显的聚束效应,并在频谱宽度最大时达到最强;同时给出了光子计数测量中聚束效应减弱的物理原因.实验表明该系统及方法能很好地揭示不同状态混沌光场的光子统计特性.

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