中科大科学家发现奇特光学现象

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日前,中科大郭光灿院士团队首次建立双折射干涉仪的量子理论模型,揭示了光子在双折射干涉仪中的干涉行为,并在实验上得到验证,这为非线性光学和偏振光学器件的设计和表征提供了重要工具。

对光子干涉现象的清晰认识,可以帮助人们更好地将其应用于光学精密测量中,这是因为大部分物理量包括位置、角度、温度、电场等的精确测量,均可从干涉曲线中获得目标参数。

郭光灿院士团队史保森、周志远等首先在理论上建立双折射干涉仪的一般量子光学模型,进而设计了一个被动稳定改进型的马赫曾德干涉仪对理论模型进行实验验证,该干涉仪的两个臂上各插入一块双折射晶体,分别用于相位补偿和作为待测样品。他们利用自己研制的高亮度红外通信波段光子源作为输入光,分别研究了单光子、双光子输入下的光子干涉行为。他们发现单光子、双光子输入均可观测到温度拍频曲线,并且双光子的温度拍频周期是单光子拍频周期的一半,双光子表现出位相超分辨能力。通过拍频曲线,可以通过单个干涉曲线确定双折射晶体两个轴的热色散系数。此外,他们还研究了双折射晶体中的偏振消相干对干涉的影响。单光子干涉拍频现象并不局限于单光子输入,利用激光也能观测到同样现象。

该成果已于6月26日发表在国际物理权威期刊《物理评论快报》上。

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