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(shí)間分辨光譜測(cè)量的一個(gè)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(shí)另一共軛光也被放大輸出。

　　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(shí)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。中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)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(guó)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150fs時(shí)間門內(nèi)（受激光脈寬限制）非相干光-光放大增益為106， 探測(cè)極限為15個(gè)光子等系列工作。

　　最近該協(xié)作團(tuán)隊(duì)利用相干光為注入種子光源，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)。結(jié)果顯示，平均每個(gè)開關(guān)脈沖只含0.75個(gè)光子，而被開/關(guān)的較強(qiáng)的信號(hào)光每個(gè)脈沖含5.9108個(gè)光子。開關(guān)總時(shí)間小于400fs，帶寬10 nm；開/關(guān)的光斑圖案可明確定義，可在室溫下工作，并且可以多級(jí)串聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)性能增益。

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