Interferometric Differential High-Frequency Lock-In Probe for Laser-Induced Vacuum Birefringence
提出一种利用飞秒光学增强腔和独立控制脉冲的干涉差分高频锁相测量方法，有效抑制了腔双折射系统效应，并具有节省激光功率和装置简单的优势。
2025-04-29 hep-ph physics.optics quant-ph
Vacuum Birefringence as a Vacuum Emission Process
我们认为，真空双折射现象在强不均匀电磁场可以最有效地分析在真空发射过程。在这方面的贡献，我们示例性地坚持真空双折射的情况下，在一个固定的垂直方向，纯磁背景场在有限的空间范围内延伸。在BMV和PVLAS实验中实现了类似的场配置。我们证明我们可以重现传统的恒定场的结果。我们的重点是当探测光子起源于无场区域时产生的影响，被引导到磁场区域，并在与磁场的相互作用发生后被检测到，再次在零场。
2015-10-12 hep-ph quant-ph
A Stable Optical Trap from a Single Optical Field Utilizing Birefringence
本文报道了在单光场泵浦的光腔中，由于双折射而产生的稳定的双光弹簧效应。腔的一端由多层Al $_{0.92}$ Ga $_{0.08}$ As/GaAs叠层形成，该叠层由微制造的悬臂支撑，具有$274$ Hz的固有模式频率。光学弹簧将共振移动到$21$ kHz，对应于以大于$10^{4}$的因子抑制低频振动。光阱的稳定性质允许腔在没有任何外部反馈的情况下操作，并且仅具有单个光场入射。
2016-10-19 physics.optics quant-ph
Vacuum birefringence and diffraction at XFEL: from analytical estimates to optimal parameters
研究了x射线自由电子与强激光脉冲正面碰撞中的真空双折射和x射线光子散射。借助于可获得的信号光子数的解析近似，我们分析了各种实验关键参数的变化下的现象的行为，并提供新的分析标度。我们的优化近似允许在百分之一的水平上定量准确的结果。我们特别证明，适当选择的X射线的焦点和脉冲持续时间可以显着提高给定的激光参数的信号，使用的实验参数可在亥姆霍兹国际光束线极端场在欧洲XFEL为例。我们的研究结果是必不可少的发现实验中的真空双折射在高强度前沿的参数的最佳选择的识别。
2021-07-13 hep-ph quant-ph
Vacuum birefringence in strong inhomogeneous electromagnetic fields
双折射是强电磁场中量子电动力学（QED）真空的迷人性质之一。线性偏振入射探测光子散射成垂直偏振模式提供了量子真空光学活性的独特特征，从而为非线性QED的精确测试提供了极好的机会。精确的测试需要准确的预测，因此需要一个能够考虑到详细的实验几何形状的理论框架。我们推导了真空双折射的解析解，其中包括强光泵浦激光场和X射线探针的时空场结构。我们发现，散射光子的角分布强烈依赖于相互作用的几何形状，并发现，散射的垂直偏振的散射光子的入射探针X射线束的锥是关键，使现象的实验访问与当前一代的自由电子激光/高场激光设施。
2015-07-04 hep-ph hep-th quant-ph
Novel laser machining of optical fibers for long cavities with low birefringence
提出了一种新的方法，加工光纤表面的CO ${}_2$激光用于光纤基法布里-珀罗腔（FFPC）。以前的FFPC倾向于大的双折射并且限于相对短的腔长度（$\le$ 200 $μ$ m）。这些特性阻碍了它们在某些应用中的应用，如腔量子电动力学与捕获离子。我们优化了激光加工工艺，以生产大型、均匀的表面结构。这使得腔即使对于长腔长度也能够实现高精细度。通过在激光加工过程中使光纤绕其轴线旋转，消除了由激光器的横模轮廓引起的不对称性。因此，我们能够制造具有高度旋转对称性的光纤反射镜，从而导致显着低的双折射。通过测量腔长范围内的腔精细度和腔线宽的偏振依赖性，我们证实了所生产的用于低双折射FFPC的光纤反射镜的质量。
2015-01-07 physics.optics quant-ph
On the Heisenberg limit for detecting vacuum birefringence
量子电动力学预测真空表现为非线性介质，包括双折射等效应。然而，对于实验可用的场强，这种真空极化率非常小，因此很难测量。类比于量子精密测量中的海森堡极限，我们研究了在给定的强场（泵浦场）中进行这种探测的最低要求。利用激光脉冲作为探测场，我们发现它的能量必须超过一定的阈值依赖于相互作用时间。然而，在该阈值处的检测，即，海森堡极限要求高度非线性的测量方案，而对于普通的线性光学方案，所需的能量（泊松或散粒噪声极限）要大得多。最后，我们讨论了几个目前考虑的实验方案，从这个角度来看。
2020-03-23 hep-ph hep-th quant-ph
Measuring the magnetic birefringence of vacuum: the PVLAS experiment
介绍了目前在意大利费拉拉INFN实验室进行的PVLAS真空磁双折射实验的原理和现状。这与QED真空结构有关，可以通过测量线偏振光束在强磁场中传播所获得的椭圆率来检测。这种效应由欧拉-海森堡拉格朗日量预测。该方法也是敏感的其他假设的物理效应，如类轴子粒子和一般任何费米子/玻色子毫荷电粒子。在这里，我们报告我们的设备的基础上的高精细度（$>2\cdot10^5$）法布里-珀罗腔和两个0.9米长的2.5 T永久偶极旋转磁铁的建设，并在按比例缩小的测试设置上进行的测量。利用该试验装置，我们将描述真空中非线性电动力学效应的参数$A_e$的极限提高了约2倍：$A_e < 2.9\cdot10^{-21}$ T $^{-2}$ c. l.
2012-01-11 hep-ex quant-ph
Search for axion resonances in vacuum birefringence with three-beam collisions
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿罗森多夫亥姆霍兹中心）；Institut für Theoretische Physik, Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学理论物理研究所）
本文提出利用三束激光碰撞（两束强光叠加）探测X射线双折射中的轴子共振，基于HIBEF参数，该方法在特定参数空间比现有实验更灵敏，并可扫描不同轴子质量。
2023-10-17 hep-ph quant-ph
Vacuum birefringence in the head-on collision of XFEL and optical high-intensity laser pulses
本文的重点是提供紧凑的解析表达式的偏振翻转的信号光子的微分数构成的真空双折射的信号中的正面碰撞的X射线自由电子（XFEL）和光学高强度激光脉冲。我们的研究结果允许前所未有的洞察到缩放的效果与腰部和脉冲持续时间的两个激光束，瑞利范围的高强度光束，以及横向和纵向偏移。它们说明了远场中信号光子的微分数的衰减作为相对于探测光束的光束轴在前向方向上测量的方位角的函数，通常被常规近似所忽略。此外，它们甚至允许我们提取垂直偏振信号光子的角发散的解析表达式。我们希望我们的公式是非常有用的规划和优化的实验方案，旨在检测真空双折射的XFEL/高强度激光装置，如在亥姆霍兹国际光束线极端领域（HIBEF）在欧洲XFEL提出的。
2021-12-19 hep-ph hep-th quant-ph
The Darkfield Approach to Measuring Vacuum Birefringence and Light-by-Light Couplings -- A Proof-of-Principle Experiment
Czech Academy of Sciences（捷克科学院）；Charles University in Prague（布拉格查理大学）；Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）
本文提出利用暗场检测方法验证测量真空双折射与光-光耦合的原理实验。
2025-06-13 hep-ex physics.optics quant-ph
Absorption and birefringence study for reduced optical losses in diamond with high NV concentration
金刚石色心如氮空位（NV）中心的使用越来越多地使量子传感和计算应用成为可能。诸如腔耦合和读出、激光阈值磁力测量和多通几何结构等新概念通过增加信号和强光场显著提高了灵敏度和性能。使这些技术的材料特性及其进一步的改进是通过信号光的光学吸收和低双折射的低光学材料损耗。在这里，我们系统地研究了700 nm附近的吸收和双折射的行为，增加氮和NV掺杂，以及它们的行为在NV创建通过金刚石生长，电子束照射和退火处理。吸收与增加氮掺杂，但取代氮似乎并不是直接的吸收。Bi2O3随着氮掺杂的增加而减少。我们确定多个晶体缺陷浓度通过吸收光谱和它们的变化过程中的材料加工步骤，从而确定吸收和双折射的潜在原因，以及战略制造CVD金刚石具有高NV密度，但低吸收和低双折射。
2023-03-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
CMB Birefringence from Vacuum Interfaces
University of California Davis（加州大学戴维斯分校）
研究通过真空界面相位机制解释宇宙微波背景偏振旋转，无需超轻轴子，揭示真空结构对暗物质的影响。
2026-07-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Measurements of vacuum magnetic birefringence using permanent dipole magnets: the PVLAS experiment
PVLAS合作目前正在组装一种新的仪器（在意大利费拉拉的INFN部分）来检测真空磁双折射（VMB）。VMB与QED真空的结构有关，并由Euler-Heisenberg-Weisskopf有效拉格朗日量预测。它可以通过测量椭圆度来检测，椭圆度是由线偏振光束通过强磁场传播获得的。使用相同的光学技术，也可以搜索假设的与两个光子相互作用的低质量粒子，例如类轴子（ALP）或毫荷电粒子（MCP）。在这里，我们报告的结果按比例缩小的测试设置和描述新的PVLAS装置。后者是在建设中，是基于一个高灵敏度椭圆偏振计与高精细法布里-珀罗腔（$>4\times 10^5$）和两个0.8米长的2.5 T旋转永久偶极磁铁。测量与测试设置已改善了2倍的参数$A_e$，它决定了QED拉格朗日的非线性项的强度上界：$A_e^{\rm (PVLAS)} < 3.3 \times 10^{-21}$ T $^{-2}$ 95% c. l.此外，新的实验室限制已提出的反耦合常数的ALP到两个光子和确认以前的限制的部分电荷的毫荷电粒子。
2013-01-21 hep-ex physics.ins-det quant-ph
Laser Field Induced Birefringence and Enhancement of Magneto-optical Rotation
初始各向同性介质，当受到磁场或相干场时，可以在介质中引起各向异性，并且可以引起探测场的极化旋转。因此，由于磁场单独引起的探针极化的旋转可以通过使用相干控制场来有效地控制。通过对具有相关跃迁的系统$j=0\leftrightarrow j=1\leftrightarrow j=0$进行详细的计算，我们证明了线偏振光的磁旋光（MOR）的增强。
1999-08-04 quant-ph
On the absence of shock waves and vacuum birefringence in Born--Infeld electrodynamics
该研究在Born-Infeld电动力学框架下分析真空中对向传播电磁波的相互作用，通过自相似解证明场方程可解耦，发现仅存的非线性解为不会形成冲击波的特殊行波，揭示了该理论中无冲击波与真空双折射的特性。
2024-01-30 hep-ph physics.plasm-ph quant-ph
Experimental polarization encoded quantum key distribution over optical fibres with real-time continuous birefringence compensation
在本文中，我们展示了一个积极的偏振漂移补偿方案的光纤中使用的量子密钥分发实验与偏振编码量子比特。量子信号在一个光纤中与两个经典的光学侧信道一起进行波长复用，这两个经典的光学侧信道为偏振补偿方案提供控制信息。这种设置使我们能够连续跟踪任何偏振变化，而无需中断密钥交换。结果表明，40*pi rad/s量级的快速偏振旋转得到了有效补偿。我们证明，我们的设置允许连续的量子密钥分发，即使在光纤中强调随机偏振波动。我们的研究结果铺平了道路，贝尔状态测量仅使用线性光学与各方分开的长距离光纤。
2009-05-04 quant-ph
Quantum induced birefringence in nonlinear optical materials
研究了电磁场量子涨落对非线性介质中偏振光波传播的影响。结果表明，在某些情况下，波动耦合到介质的光学非线性，并使其折射率依赖于传播波的偏振。因此，两个在同一方向上传播但具有不同偏振的光波将具有不同的速度，因此将存在由量子涨落引起的克尔效应双折射。我们考虑的情况下，电磁场在压缩真空状态，有区域的均方电场可以是负的和双折射效应具有相反的符号，在经典物理中的克尔效应。我们对这些效应的大小给出了一些估计，并讨论了它们可能的可观测性。
2019-03-27 gr-qc hep-th quant-ph
Vacuum birefringence and the polarized X-ray emission from a radio magnetar
George Washington University（乔治华盛顿大学）；Rice University（莱斯大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）；Louisiana State University（路易斯安那州立大学）；South African Radio Astronomy Observatory（南非射电天文观测台）
通过X射线偏振观测发现磁星磁层中量子真空双折射的证据，为验证QED预测提供了重要进展。
2026-08-19 astro-ph.HE hep-ex quant-ph
Extended linear regime of cavity-QED enhanced optical circular birefringence induced by a charged quantum dot
如果输入场位于低功率极限中，则由光学微腔中的单个量子点自旋引起的巨光学法拉第旋转（GFR）和巨光学圆双折射（GCB）可以被视为弱激发近似中的线性效应[Hu等人，Phys. Rev. B { \bf 78}，085307（2008）和同上{ \bf 80}，205326（2009）]。在这项工作中，我们研究了从弱激发近似到饱和区的过渡，比较了半经典近似和量子光学工具箱[S.M. Tan，J. Opt. B { \bf 1}，424（1999）]。我们发现，强耦合区腔共振附近的GFR和GCB在中等功率下与输入场无关，可以用半经典近似很好地描述。强耦合区的修饰态共振和Purcell区的腔共振对中功率输入场敏感，由于量子点饱和，不能用半经典近似很好地描述。由于腔共振附近的GFR和GCB相对不受饱和效应的影响，因此可以利用相干态和其他统计起伏的光场实现单电子自旋的快速读出。这也表明，高速量子纠缠门，对输入功率变化的鲁棒性，可以建立利用这些线性效应。
2015-01-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
