壓縮態(tài)光場(chǎng)平衡零拍探測(cè)的位相鎖定.pdf

1、量子光學(xué)是當(dāng)前國(guó)際科學(xué)研究的前沿課題，經(jīng)過(guò)四十多年的發(fā)展取得了可喜的成績(jī)，特別是在非經(jīng)典光場(chǎng)的產(chǎn)生和應(yīng)用方面。由于光粒子性的存在，即使完全相干的光場(chǎng)也存在著噪聲。這種噪聲是由光本身發(fā)射過(guò)程所決定的，稱為散粒噪聲(Shot Noise)，這是光的粒子性的表現(xiàn)。雖然這一噪聲非常低，但隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，許多領(lǐng)域都需要更精確的測(cè)量，因此突破散粒噪聲極限已經(jīng)成為一個(gè)重要研究課題。突破光的散粒噪聲極限的一個(gè)有效辦法是利用壓縮態(tài)光場(chǎng)。根據(jù)量子論

2、中海森伯測(cè)不準(zhǔn)原理，若光場(chǎng)的某一分量的噪聲低于散粒噪聲極限，則其共軛分量的噪聲必然大于散粒噪聲極限，這個(gè)噪聲低于散粒噪聲極限的光場(chǎng)就是壓縮態(tài)光場(chǎng)。壓縮態(tài)光場(chǎng)可以廣泛應(yīng)用于量子光學(xué)的諸多研究領(lǐng)域中，如:量子計(jì)算機(jī)、超微弱信息的量子傳輸、量子通信等。特別是在量子通信方面，兩個(gè)單模壓縮光場(chǎng)通過(guò)一個(gè)分束器進(jìn)行干涉耦合輸出可構(gòu)成良好的量子糾纏源。而作為量子信息的核心，量子糾纏源可以完成量子保密通信、量子離物傳態(tài)、量子密集編碼等許多經(jīng)典光場(chǎng)不可能完

3、成的任務(wù)。
　　 本文主要研究真空壓縮態(tài)的產(chǎn)生和測(cè)量明亮壓縮時(shí)平衡零拍探測(cè)的位相鎖定技術(shù)。
　　 本文內(nèi)容主要有以下幾部分:
　　 第一，簡(jiǎn)單回顧了量子力學(xué)和量子光學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展史，并介紹了壓縮態(tài)光場(chǎng)的分類和定義方法。
　　 第二，介紹了非線性過(guò)程和準(zhǔn)相位匹配技術(shù)，實(shí)驗(yàn)上介紹了利用周期性極化磷酸鈦氧鉀(KTiOPO4)晶體作為非線性晶體構(gòu)建光學(xué)參量振蕩腔，用單模保偏光纖對(duì)紅外光進(jìn)行模式清潔，將532nm綠

4、光注入?yún)⒘空袷幥恢挟a(chǎn)生真空壓縮態(tài)光場(chǎng)，實(shí)驗(yàn)上測(cè)得2dB的真空壓縮和5dB的真空反壓縮。
　　 第三，在進(jìn)行產(chǎn)生明亮壓縮光的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在信號(hào)光的光路上加上位相調(diào)制器，從而對(duì)相位靈敏光學(xué)參量放大器注入的信號(hào)光進(jìn)行位相調(diào)制，然后利用平衡零拍探測(cè)系統(tǒng)測(cè)量光學(xué)參量放大器輸出的壓縮光。通過(guò)解調(diào)位相調(diào)制信號(hào)可以獲得誤差信號(hào)，實(shí)現(xiàn)鎖定平衡零拍探測(cè)系統(tǒng)的本底光和待測(cè)光場(chǎng)相對(duì)位相為零（對(duì)應(yīng)待測(cè)光場(chǎng)的振幅噪聲分量）的功能，從而測(cè)得2dB壓縮和4dB的反