物理所實(shí)現(xiàn)單光子水平的超快全光開關(guān)原理性實(shí)驗(yàn)
      近日，中科院物理研究所、北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室三個研究組通力合作，實(shí)現(xiàn)了由弱光控制強(qiáng)光束的超快全光開關(guān)的原理性實(shí)驗(yàn)，并將注入光子數(shù)降到單光子水平，在實(shí)驗(yàn)上演示了單光子水平的超快全光開關(guān)。該結(jié)果發(fā)表于APL 92(2008)151109后，被Nature Photonics，Vol. 2，331 (June 2008) 在Research Highlights中介紹。報(bào)道以All-optical switching single-photon power為題，稱中國科研人員實(shí)現(xiàn)了單光子弱光束控制強(qiáng)光束的全光開關(guān)。

      實(shí)現(xiàn)弱光超快光學(xué)門光-光放大技術(shù)是近年超快時間分辨光譜測量的一個新研究方向，其原理是非線性光參量放大，以一束泵浦激光入射到非線性光學(xué)晶體上，如果注入一束弱種子光，弱光將被放大，同時另一共軛光也被放大輸出。該方法可望在多個領(lǐng)域獲得應(yīng)用，如可把一個弱光的時間分辨測量問題轉(zhuǎn)變成對強(qiáng)激光的測量問題，實(shí)現(xiàn)飛秒時間分辨熒光光譜的測量；也可用于實(shí)現(xiàn)全光開關(guān)。具有超快特性的全光開關(guān)不受傳統(tǒng)的電子開關(guān)的時間常數(shù)限制，有望給通訊和信息處理帶來革命性的變革。國際近期研究的前沿之一是以一束弱光控制(開關(guān))一束強(qiáng)光。目前世界上尚未實(shí)現(xiàn)單光子水平的弱光控制強(qiáng)光的開關(guān)；同時傳統(tǒng)的單光子水平的全光開關(guān)多在原子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，一般不具備超快性能和大帶寬特性。

      中科院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室軟物質(zhì)物理實(shí)驗(yàn)室翁羽翔研究組在國家自然科學(xué)基金委的支持下開展了相干/非相干弱光的飛秒光學(xué)門光-光放大研究，完成了非相干熒光光子在150飛秒時間門內(nèi)(受激光脈寬限制)非相干光-光放大增益為106， 探測極限為15個光子等系列工作。在上述工作的基礎(chǔ)上，表面實(shí)驗(yàn)室趙繼民提出用非線性晶體里三波混頻光參量放大的機(jī)制實(shí)現(xiàn)超快全光開關(guān)的設(shè)想，并和光物理實(shí)驗(yàn)室吳令安研究組一起開展合作研究。