网易首页 > 网易山西 > 正文

山西大学激光光谱研究所在高维空间中的高保真频率转换研究领域取得重要进展

0
分享至

近日,山西大学激光光谱研究所贾锁堂教授、汪丽蓉教授、元晋鹏教授研究团队在高维空间中的高保真频率转换研究方面取得了重要进展。相关研究成果“High-Fidelity Frequency Converter in High-Dimensional Spaces”于7月5日发表在Laser & Photonics Reviews期刊上。元晋鹏教授和博士生王学文为论文的共同第一作者,汪丽蓉教授和陈刚教授为论文共同通讯作者,贾锁堂教授和肖连团教授为该工作提供了重要指导。

结构光场通过扩展和结合光子自由度,不断从空间结构中发展出更多可编码的维度,为通信通道和数据容量的扩展提供了可能性。高维频率转换器作为高容量频率接口的基础,是连接工作在不同频域的各种物理系统的关键。随着多维度信息编码的发展,对高保真度的不断追求受到了自由度固有基本性质的限制,特别是非线性过程对振幅和偏振的依赖性,对于可靠地执行信息传输至关重要。因此,在不同频段之间转换高维光场,同时完整地保留其特征仍然是一个瓶颈。完美庞加莱光束结合了自旋角动量和轨道角动量,实现了空间振幅、空间相位和空间偏振自由度的信息编码,同时利用其横向结构不变性构建了模式无关的非线性相互作用,相比于传统庞加莱光束可以有效克服转换过程中的畸变。

研究团队利用完美庞加莱光束与Sagnac非线性干涉仪,通过铷原子四波混频过程实现了高维空间中的高保真频率转换器,成功将任意庞加莱态从近红外波段转换到蓝紫波段。理论模拟了传统庞加莱光束和完美庞加莱光束的频率转换过程,基于空间斯托克斯测量方法对其保真度进行了定量表征。结果表明,传统庞加莱光束极易在转换过程中发生畸变,特别是对于非对称OAM态,而完美庞加莱光束有效地解决了这个问题。在实验上,利用自稳定的Mach-Zehnder干涉仪和液晶空间光调制器制备了参数精密可控的完美庞加莱光束,与另一束高斯型泵浦光同向传输注入Sagnac非线性干涉仪,通过构建两个正交的四波混频过程实现了任意庞加莱态的频率转换。分别从信号光和输出光中提取出六种偏振分量分析其空间拓扑结构,最终证明对任意庞加莱态的保真度都在99%以上。为了进一步增加系统容量,利用径向自由度实现了双环结构和类晶格结构完美庞加莱光束的模式复用。

高维频率转换器示意图

(a) 光子庞加莱态频率转换示意图;(b)高维频率转换器实验装置示意图。

理论模拟与实验结果

(a1-a4)和(b1-b4)分别为两种尺寸下完美庞加莱光束的频率转换。

该工作得到了科技部重点研发计划、科技创新2030重大项目、国家自然科学基金、山西省“1331”工程重点学科建设基金、量子光学与光量子器件国家重点实验室以及省部共建极端光学协同创新中心的支持。

(网易山西 黄晶 助编 刘静文)

相关推荐
热点推荐
韦东奕家庭现状曝光,让人心酸又恼火, 才懂他堂姐曾经话里的含义

韦东奕家庭现状曝光,让人心酸又恼火, 才懂他堂姐曾经话里的含义

陈意小可爱
2025-06-09 00:16:29
《长安的荔枝》恐会下架?封神2女主被央视新闻人民日报接连除名

《长安的荔枝》恐会下架?封神2女主被央视新闻人民日报接连除名

影视高原说
2025-06-10 10:21:50
高考放榜估分 688 变 250,10名家长举报,真相大白时众人傻眼

高考放榜估分 688 变 250,10名家长举报,真相大白时众人傻眼

罪案洞察者
2025-06-07 15:40:48
停飞中国航班,拒绝中国游客,那个把美日当靠山的帕劳,下场如何

停飞中国航班,拒绝中国游客,那个把美日当靠山的帕劳,下场如何

谈史论天地
2025-06-08 19:20:02
北方考场人山人海,广东考场外空无一人,评论区沸腾:真不紧张?

北方考场人山人海,广东考场外空无一人,评论区沸腾:真不紧张?

子芫伴你成长
2025-06-09 22:20:10
女子一个月在店里买了165桶水,店家觉异常报警,警方破门后愣了

女子一个月在店里买了165桶水,店家觉异常报警,警方破门后愣了

五元讲堂
2025-06-05 12:10:59
广东小伙全炫宇三年三考北大狂揽230万奖学金!

广东小伙全炫宇三年三考北大狂揽230万奖学金!

荆楚寰宇文枢
2025-06-09 23:31:01
广东迎大暴雨40.4℃!广州全市高温预警!1号台风或周末登陆

广东迎大暴雨40.4℃!广州全市高温预警!1号台风或周末登陆

天上闪电
2025-06-10 09:55:12
乌克兰到底需要什么?

乌克兰到底需要什么?

西楼饮月
2025-06-04 22:33:08
泽连斯基视察导弹基地,前脚刚走,后脚72枚导弹砸下

泽连斯基视察导弹基地,前脚刚走,后脚72枚导弹砸下

利刃号
2025-06-10 06:33:14
齐沃教练组塑造完毕:全是国米老熟人,“蓝黑血统”格外纯正

齐沃教练组塑造完毕:全是国米老熟人,“蓝黑血统”格外纯正

里芃芃体育
2025-06-10 00:15:06
程潇前任秒回问号!对话笑翻全网,网友:这姐把社死现场演成喜剧

程潇前任秒回问号!对话笑翻全网,网友:这姐把社死现场演成喜剧

楠风享說
2025-06-10 00:17:07
高考数学难倒众生!韦神5分钟心算秒杀惊呆全网

高考数学难倒众生!韦神5分钟心算秒杀惊呆全网

朗威谈星座
2025-06-09 00:27:44
伤感!甜馨晒一家三口合影,发长文回应父母复合问题,太懂事了

伤感!甜馨晒一家三口合影,发长文回应父母复合问题,太懂事了

小椰的奶奶
2025-06-10 01:35:45
演员尹正发长文道歉:快四十了,一事无成

演员尹正发长文道歉:快四十了,一事无成

上游新闻
2025-06-09 17:59:07
谁敢相信!一个落选秀,去年在鱼腩打替补,今年在总决赛场均15分

谁敢相信!一个落选秀,去年在鱼腩打替补,今年在总决赛场均15分

球毛鬼胎
2025-06-09 20:27:41
震惊!南方医科大学,塌方式腐败!

震惊!南方医科大学,塌方式腐败!

柳叶刀学术
2025-06-07 20:38:43
巴蒂尔:詹姆斯比乔丹更伟大,因为他带着我这个“负担”拿了两冠

巴蒂尔:詹姆斯比乔丹更伟大,因为他带着我这个“负担”拿了两冠

雷速体育
2025-06-09 22:55:24
男子花6w捡漏奔驰,去4s店保养时,售后人员:这里多了一根线

男子花6w捡漏奔驰,去4s店保养时,售后人员:这里多了一根线

如烟若梦
2025-06-09 17:09:47
洛杉矶骚乱,特朗普对民主党大本营下手了 | 京酿馆

洛杉矶骚乱,特朗普对民主党大本营下手了 | 京酿馆

新京报评论
2025-06-10 00:11:00
2025-06-10 11:39:00

头条要闻

中央政治局会议审议 决定开除朱芝松党籍

头条要闻

中央政治局会议审议 决定开除朱芝松党籍

财经要闻

泡泡玛特王宁成“河南新首富”

体育要闻

雷霆55号秀,NBA第一“概念神”

娱乐要闻

黄圣依首曝初恋是贾乃亮 仍经常联系

科技要闻

一文看懂WWDC:苹果发布"十年一遇"设计革命

汽车要闻

定位6座大型SUV 吉利银河M9有望年内上市

态度原创

教育
数码
健康
游戏
公开课

教育要闻

640分高考赌约!清华学霸教师用行动诠释教育真谛,网友:我粉了

数码要闻

苹果智能将在年内支持繁体中文 中国内地AI服务上线时间仍待定

减重专家破解减肥九大谣言!

《绝地潜兵2》战报:超级上海民主长城屹立不倒!

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版