1 福州大学-晋江联合微电子研究院,福州大学锦江科教园区,晋江 362200。2 香港城市大学物理系,香港九龙塘 999077。3 中国科学院西安光学精密机械研究所,瞬态光学与光子学国家重点实验室,西安 710119。4 中国科学院大学,北京 100049。5 泉芯科技,西安 710311。6 福州大学齐山校区微电子科学与技术系,福州 350108。 7 浙江省光场操控重点实验室,浙江科技学院物理系,杭州 310018,中国 *通讯作者:SH Wang,电子邮件:shwang@fzu.edu.cn;ST Chu,电子邮件:saitchu@cityu.edu.hk 本文件包括:第 1 节:热动力学模型 第 2 节:具有非线性 TO 和克尔效应的热动力学 THG 模型 第 3 节:微腔中 THG 的热自稳定性 第 4 节:THG 中的线性和非线性 TO 相位失配 第 5 节:通过 THG 确定性地产生非热模式 第 6 节:确定线性和非线性 TO 系数比 τ p
已经提出了几种解决这个问题的方案。例如使用普朗克光谱 [ 1 , 2 ]、已知微波元件的散粒噪声 [ 3 ] 或与参考传输线相比的被测设备的散射参数 [ 4 – 6 ]。这些方法可能需要单独冷却或多次切换的低温标准,这会增加测量时间和不确定性,因为在重新组装微波线时参数不可避免地会发生变化。在使用超导量子比特或谐振器的实验中,通常使用电路特有的一些物理效应进行校准。例如,光子数已经通过交叉克尔效应 [ 7 ] 或通过量子比特腔系统的斯塔克位移进行了精确校准 [ 8 , 9 ]。后者已扩展到多级量子系统(qudits),以从更高级别的 AC 斯塔克位移中推断出未知信号频率和幅度 [10]。另一种方法是使用相位量子位作为采样示波器,通过测量通量偏差随时间的变化情况 [11]。其他方法适用于校正脉冲缺陷 [12,13]。最近一个有趣的提议是使用
我们报告了对介观状态下克尔振荡器的驱动耗散动力学的第一原理研究。该状态的特点是具有较大的克尔非线性,这里使用大量约瑟夫森结的非线性动力学电感来实现。结阵列模式的实验测量的非线性共振线形与稳态数值预测存在显著偏差,并且需要时间相关的数值模拟,这表明由于阵列模式之间的巨大交叉克尔效应,系统中存在强烈的测量诱导失相。切换速率的分析和数值计算证实了这一点,因为它显示了慢时间尺度的出现,该尺度比线性衰减速率长得多,并且由双稳态状态下的波动诱导切换时间设定。此外,我们的分析表明,通常的量子激活逃逸处理不足以预测强非线性引起的大频率偏移下的切换速率,因此需要利用全系统 Liouvillian 进行量子处理。根据我们的分析,我们确定了一个通用交叉参数,该参数分别描述了半经典和量子描述的有效性范围。我们的工作表明,强非线性系统中的动态切换效应如何为研究量子到经典的转变提供独特的平台。
安培使用铁粒子来可视化永磁体周围的磁条纹场。该技术的现代形式被称为 Bitter 磁装饰,由 Bitter、Hamos 和 Thiessen 于 1931 年首次应用。超导体研究促进了磁光成像的进一步发展,当时法拉第效应 [1] 首次用于此目的,使用磷酸盐玻璃和 EuS、EuF 2 和 EuSe [2,3] 薄膜。1957 年磷酸盐玻璃的应用成为磁光成像的重大突破,因为它首次实现了磁场强度的可视化,而不仅仅是条纹图案。然而,由于这种玻璃的维尔德常数很低,获得的磁光对比度很弱,必须使用厚玻璃层来增加它,这导致空间分辨率低。相反,EuS、EuF 2 和 EuSe 薄膜具有较大的维尔德常数(尤其是 EuSe 薄膜),因此薄膜(低于 1 m)可以产生足够高的磁光对比度,从而可以实现接近光学分辨率极限的高空间分辨率。但是,这种薄膜必须直接沉积在所研究的样品上,这使得整个过程困难且耗时。此外,这些薄膜仅在液氦温度下表现出磁光特性,这大大限制了它们的应用范围。另一种非常广泛使用的技术是磁光克尔效应 (MOKE) [4-9]。该技术不使用任何类型的磁性涂层,但磁光效应来自偏振光与样品本身的相互作用。因此,MOKE 可以提供高达光学极限的非常高的空间分辨率。缺点是样品通常需要特殊的表面处理,并且 MO 信号无法根据磁场进行校准,因为在没有样品的情况下无法测量参考信号。还有更多奇特的方法,例如使用趋磁细菌 [10,11] 和磁流体膜 [12]。虽然这些技术在可视化磁性微结构方面取得了成功,但无法校准,因此不能用于定量测量,也不适合标准化。
由于普克尔斯效应和克尔效应的结合,电光 (EO) 聚合物的折射率可以通过外部电场改变。在由基质聚合物和嵌入的 EO 发色团组成的客体-主体系统中,普克尔斯效应依赖于可电极化的 EO 发色团的优先空间取向,这通常是通过在施加外部场的同时在高温下极化 EO 聚合物材料而引起的。EO 发色团由通过 π 电子共轭桥相互作用的电子给体和受体基团组成,其特性是 EO 聚合物设计的重要因素。为了最大程度地发挥普克尔斯效应,具有高玻璃化转变温度和分子尺寸相对较大的 EO 发色团的聚合物具有优势,因为它们可以提供最佳的取向稳定性 [ 1 ],这不仅在客体-主体系统中实现,而且在 EO 发色团与主体聚合物共价结合的材料中也实现了 [ 2 ]。在极化过程中,通过热 [ 3 ] 或光化学 [ 4 ] 交联主体聚合物也可提高取向稳定性。电光聚合物在电信领域的应用已被广泛探索 [ 5-7 ],其快速时间响应、低光损耗、高电光活性、稳定性和易于加工等特点已被用于空间光调制器 (SLM) 的开发 [ 8 ]。因此,最近的大部分研究活动都集中在开发近红外波长范围的电光聚合物 [ 9-12 ]。虽然关于可见光范围的电光聚合物的报道相对较少,但此类材料的未来应用可能在于可调光学滤波器和超声波的光学检测,例如用于生物医学光声 (PA) 成像研究的可调法布里-珀罗 (FP) 传感器 [ 13-16 ]。对于此类应用,需要在可见光波长区域具有高度透明性的新型电光聚合物。传统的近红外 EO 发色团虽然通常具有较高的
相干态是一个重要的概念,其特征值关系为 ˆ a | α = α | α as,是研究和描述辐射场的一个非常方便的基础,它是由薛定谔于 1926 年在对量子谐振子的研究 1 – 4 中首次提出的。然而,基于相干态和光电检测的量子相干理论已由 Glauber、Wolf、Sudarshan、Mandel、Klauder 等人在 20 世纪 60 年代初发展起来,它与经典辐射场中的量子态最为相似,因此被认为是经典力学和量子力学的边界。Glauber 的创新工作于 2005 年获得诺贝尔奖,以表彰他。事实上,相干态已经成为量子物理学中最常用的工具之一,在各个领域,特别是在量子光学和量子信息中发挥着非常重要的作用。相干态使我们能够使用 Wigner 等人早期开发的准概率来描述光在相空间中的行为 7 。相干态的重要性在于它们的概括已被证明能够呈现非经典辐射场特性 8 – 10 。激光作为一种极具潜力的相干光的表现标志着对光与物质之间非线性相互作用的广泛研究的开始 11 。这可以通过实验通过将相干态穿过克尔介质来实现,这是由于出现了可识别的宏观相干态叠加,即所谓的猫态 12 。当克尔介质的入口状态是正则相干态时,Kitagawa 和 Yamamoto 引入了克尔态作为克尔介质的输出 13 。克尔效应会产生正交压缩,但不会改变输入场光子统计特性,即它仍然是泊松分布,这是正则相干态输入的特性,用于产生相干态的叠加 14 – 16 。这里值得注意的是,光在克尔介质中的扩散也以非谐振荡器样本为特征,非谐项取为 ˆ np ,其中 p 为整数(p > 1)17 , 18 。该振荡器模式可以被评估为描述注入具有非线性磁化率的传输线(例如光纤)的相干态的演变。用相干态的量子力学描述的激光束在通过非线性介质时会经历各种复杂的改变,包括量子态的崩溃和复活。在任何线性或非线性的演变中,耗散总是会发生。耗散效应通常导致振幅的减小,但是,如果相互作用发生在原子尺度上,量子效应就会很显著 19。非线性相干态是标准相干态最突出的概括之一 20 。一个合适的问题是:如果初始相干态的时间演化受到时间相关谐振子哈密顿量的影响,并与时间相关外部附加势 21 – 24 耦合,会发生什么情况?时间相关谐振子有很多种,例如参数振荡器 11、25 、卡尔迪罗拉-卡奈振荡器 26、27 和具有强脉动质量的谐振子 28 。