基于不变工程的和频生成完整且稳健的能量转换
量子物理
2023-02-01 v3 光学
摘要
我们提出一种基于 Lewis-Riesenfeld 不变量理论、在和频生成中实现完整能量转换的解析方法。该技术源自量子力学中的二能级原子跃迁，比传统方法更高效且更稳健。在我们的方案中，建立了准绝热单控制参数模型，并选取单控制参数的值使初始本征态完美转换为我们需要的最终本征态。对应于非线性频率转换过程，借助最优控制理论的逆工程设计了非线性晶体结构，其对耦合系数与相位失配中的扰动（包括泵浦强度与晶体极化周期变化）具有稳健性，并在任意晶体长度下实现近 100% 的转换效率。结果表明，当晶体长度 L=1 mm 时，可在 2.6 {\mu}m - 3.6 {\mu}m 波长范围内实现频率转换，且转换效率超过 50% 的光谱带宽接近 400 nm。
引用
@article{arxiv.2206.12207,
title = {Complete and robust energy conversion by sum frequency generation based on Invariant Engineering},
author = {Congfu Zhang and Zhaolu Wang and Hongjun Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.12207},
year = {2023}
}