全光纖脈沖孿生光束的產(chǎn)生和應用.pdf

1、孿生光束是強度差噪聲低于散粒噪聲極限的可以分離的兩束光。高增益的非簡并參量放大過程是產(chǎn)生孿生光束的有效方法。與離散變量的量子光源相比,孿生光束作為連續(xù)變量的量子光源更易于實現(xiàn)確定性的量子態(tài)制備,并且具有更高的平均光子數(shù)以及量子探測效率,因此在量子信息技術(shù)與量子測量技術(shù)中具有廣泛的應用前景。本文從理論和實驗兩方面研究利用脈沖光泵浦的高增益光纖參量放大器實現(xiàn)全光纖脈沖孿生光束的產(chǎn)生,并探索其應用,為進一步研制實用化全光纖連續(xù)變量量子光源提供

2、依據(jù)。本文主要包括以下幾方面的內(nèi)容:
　　1、研究了高增益下脈沖光泵浦的光纖參量放大器的理論模型,并利用該模型分析了泵浦無損耗近似下高增益脈沖光纖參量放大器的量子噪聲特性。在此基礎上,對微弱信號注入的光纖參量放大器的光子數(shù)增益,強度起伏以及信號與閑頻光場的強度差起伏進行了數(shù)值模擬。此外,本文分析了利用光纖參量放大器產(chǎn)生超短脈沖孿生光束過程中實驗參數(shù)的影響,為實驗產(chǎn)生脈沖孿生光束提供了理論依據(jù)。
　　2、分析了脈沖光噪聲的探測

3、原理,并據(jù)此設計了適于分析脈沖光噪聲的差分探測系統(tǒng)。該系統(tǒng)在放大差分信號之前,通過變壓器抑制輸入電阻的熱噪聲、并通過低通濾波器隔離脈沖光的重復頻率及其拍頻。實驗結(jié)果表明該探測系統(tǒng)具有高信噪比、高共模抑制比的特點,適于分析脈沖光正交分量的噪聲、強度噪聲以及強度差噪聲等光場連續(xù)變量的噪聲特性。
　　3、實驗上利用色散位移光纖作為增益介質(zhì),光纖鎖模激光器作為泵浦源搭建了通訊波段的脈沖孿生光束光源。該光源直接測量到的最大強度差壓縮度可達3

4、.1 dB(對應修正探測效率后的壓縮度為10.4 dB),是目前利用光纖中四波混頻效應產(chǎn)生強度差壓縮態(tài)光場的最好結(jié)果,這表明脈沖光泵浦的光纖參量放大器是產(chǎn)生連續(xù)變量量子光源的簡單而有效的裝置。此外,在實驗上分析了影響孿生光束強度差壓縮度的因素,為進一步提高孿生光束的質(zhì)量提供依據(jù)。
　　4、理論上分析了脈沖光泵浦的光纖參量放大器產(chǎn)生的信號光與閑頻光的正交分量糾纏性。通過對聯(lián)合頻譜函數(shù)進行奇異值分解,得到了一組正交的脈沖糾纏模式,并分