通过四波混频产生光对波分复用 (WDM) 这一快速发展的电信领域有着严重影响。WDM 系统使用多个通道(通常为 16 或 32 个)通过光纤发送数据,每个通道都有自己的指定频率。如果两个或多个通道通过四波混频相互作用,则将以新频率产生光功率,但代价是原始通道的功率降低。这种功率损耗使得在光纤远端正确检测这些通道中的数字数据变得更加困难,从而更容易出错。更严重的后果是,两个或三个通道之间的 FWM 产生的光的频率与其他分配的通道之一一致。然后,FWM 产生的光会在该通道上充当噪声,导致整个系统性能进一步下降。因此,采取措施避免多通道光通信系统中的四波混频非常重要。通过确保不发生相位匹配,可以最大限度地减少 WDM 系统中的四波混频。这可以通过使用多种方法来实现,包括不均匀地间隔通道和在通道以不同速度传播的波长下操作。第 2 节将更详细地讨论此主题。
光场的四波混频 (FWM) 已广泛应用于量子信息处理、传感和存储。它还构成了非线性光谱的基础,例如瞬态光栅、受激拉曼和光子回波,其中相位匹配用于选择物质三阶响应的所需分量。在这里,我们报告了一项实验研究,研究了由 FWM 在热 Rb 蒸汽中产生的一对压缩光束的二维量子噪声强度差谱。该测量揭示了由强泵浦场引起的 AC 斯塔克位移所修饰的 χ (3) 磁化率的细节,与经典的探测和共轭光束强度测量相比具有更高的光谱分辨率。我们展示了如何利用压缩光的量子关联作为光谱工具,与经典工具不同,它对外部噪声具有鲁棒性。
通过四波混频产生光对波分复用 (WDM) 这一快速发展的电信领域有着严重影响。WDM 系统使用多个通道(通常为 16 或 32 个)通过光纤发送数据,每个通道都有自己的指定频率。如果两个或多个通道通过四波混频相互作用,则将以新频率产生光功率,但代价是原始通道的功率降低。这种功率损失使得在光纤远端正确检测这些通道中的数字数据变得更加困难,从而更容易出错。更严重的后果是,两个或三个通道之间的 FWM 产生的光的频率与其他分配的通道之一一致。然后,FWM 产生的光会在该通道上充当噪声,导致整个系统性能进一步下降。因此,采取措施避免多通道光通信系统中的四波混频非常重要。通过确保不发生相位匹配,可以最大限度地减少 WDM 系统中的四波混频。这可以通过使用多种方法来实现,包括不均匀间隔通道和在通道以不同速度传播的波长下操作。第 2 节将更详细地讨论此主题。
得益于过去 20 年量子信息科学 (QIS) 的快速发展,潜在的 QIS 应用数量急剧增加,包括量子计算和量子信息处理、量子密码和量子传感。这些应用的物理平台种类也在稳步增加。大多数量子信息载体基于特定频率的电磁辐射,因此不同平台之间的直接接口极具挑战性,甚至不可能实现 [1,2]。这重新引起了人们对解决不同平台之间本地和远程互连问题的兴趣 [3,4]。高效的频率转换器能够改变量子态的频率而不会引起退相干,因此提供了一种理想的解决方案。已经提出并实现了几个这样的系统 [5,6],其中许多依赖于非线性光学材料,并且通常需要波导或腔体来实现足够的非线性 [7,8]。热原子或冷原子中的非线性过程是一种很有前途的替代方案,因为原子共振附近的非线性相互作用得到了强烈的增强。Rb 或 Cs 原子中的双梯形(或菱形)方案对于频率转换特别有吸引力 [9-11]。鉴于碱金属原子已成为
摘要:二维有机-无机卤化铅钙钛矿由于其光电特性(例如高太阳能转换效率和可见光区域可调的直接带隙)而引起人们的极大兴趣。然而,二维晶体结构中缺陷态的存在会影响这些特性,导致其带隙发射发生变化以及出现非线性光学现象。在这里,我们研究了缺陷态的存在对二维混合钙钛矿 (BA) 2 (MA) 2 Pb 3 Br 10 的非线性光学现象的影响。当两个脉冲(一个以 800nm 为中心的窄带泵浦脉冲和一个带宽为 800-1100nm 的超连续脉冲)入射到钙钛矿薄片上时,会发生简并四波混频 (FWM),其峰值对应于晶体中存在的缺陷态的能级。与非共振 FWM 过程中发生的虚拟跃迁相比,缺陷态的载流子寿命更长,这使得更多的电子能够被第二个泵浦光子激发,从而导致缺陷能级的 FWM 信号增强。随着薄片厚度的增加,双光子发光的猝灭现象也得到了观察,这归因于厚度较大时薄片内缺陷的存在增加。该技术展示了使用 FWM 检测晶体中缺陷能级的潜力,可用于各种光电应用。关键词:钙钛矿、非线性光学、材料、缺陷、荧光 ■ 简介
• 量子光简介:量化电磁场、非线性量子光学(自发参量下转换和四波混频)用于产生压缩态和纠缠光子、正交算子、同差和异差检测。
量子信息的频率编码与光纤和集成光子技术相结合,可以显著降低实现全光子量子网络的复杂性和资源要求。这种单光子的频域处理的关键挑战是在一定带宽范围内实现不同频率量子光场之间的相干和选择性相互作用。在这里,我们报告了频域 Hong-Ou-Mandel 干涉,干涉光子与基于芯片的微谐振器产生的光谱不同的光子发生干涉。我们使用四波混频来实现有源“频率分束器”,并实现 0.95 0.02 的干涉可见度。我们的工作确立了四波混频作为频域选择性高保真双光子操作的工具,与集成单光子源相结合,为频率复用光子量子网络提供了基石。
左图:提出的与O-1s和N-1s能级共振的超短X射线脉冲四波混频;中图:理论预测的二维光谱,其中下部显示了氧激发与右侧对氨基苯酚和邻氨基苯酚分子中氮激发的耦合[源自S. Mukamel]。
更容易生成大尺寸量子态并保持量子比特数的当前记录;14 – 16它们的强相互作用也导致了退相干问题,只能在超低温和真空环境下工作。即使在这些条件下,这些电量子源仍然会遭受短态寿命的困扰。另一方面,光子以其弱相互作用而闻名,即使在室温下也可以实现长的相干时间,这使得它们适合于“飞行量子比特”应用。17 – 21然而,由于它们在正常介质中的相互作用很弱,它们并不被认为是构建大尺寸量子源的良好候选者。非线性光学介质是迄今为止建立光子间相互作用的最有效方式。使用自发参量下转换(SPDC)22或自发四波混频,23