基于周期性非線性晶體的光子對(duì)制備.pdf

1、自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換獲得的光子具有高度的相關(guān)性，是一種重要的非經(jīng)典光場(chǎng)。在非線性晶體中通過自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換產(chǎn)生光子對(duì)，是一種最為成熟的產(chǎn)生糾纏光子對(duì)以及獲得單光子的方法，在光通訊、量子光學(xué)和量子信息領(lǐng)域有著極為重要的作用。特別是在量子通訊領(lǐng)域用來攜帶信息，被稱為飛行比特，是量子通信網(wǎng)絡(luò)重要的一環(huán)。因此得到高亮度的光子對(duì)，提高參量下轉(zhuǎn)換的效率就有十分重要的研究?jī)r(jià)值。在另一方面，構(gòu)筑量子通信網(wǎng)絡(luò)需要對(duì)光子所攜帶的信息進(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)這個(gè)存儲(chǔ)功能的部件

2、稱為量子中繼，目前原子系綜被認(rèn)為非常適合作為量子中繼器，但是由于原子的自然線寬僅為MHz量級(jí)，而攜帶信息的參量下轉(zhuǎn)換光子帶寬約為THz量級(jí)，這樣懸殊的差別使得這種光子無法有效的同原子相互作用，即無法實(shí)現(xiàn)量子信息的傳遞，因此研究壓窄光子的線寬也具有非常重要的意義。
　　 本文的主要內(nèi)容歸納如下：
　　 1，基于非線性周期極化晶體PPKTP的倍頻實(shí)驗(yàn)研究。我們分別進(jìn)行了連續(xù)激光的腔內(nèi)倍頻實(shí)驗(yàn)和超短脈沖的倍頻實(shí)驗(yàn)。連續(xù)激光的腔

3、內(nèi)倍頻實(shí)驗(yàn)中，我們選用780nm的外腔式半導(dǎo)體激光器倍頻獲得390nm的紫外光源，得到的紫外光輸出功率為8.8mW,對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化效率為12％，實(shí)驗(yàn)得到的390nm的紫外光將作為進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)(參量下轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn))的泵浦光。超短脈沖的倍頻實(shí)驗(yàn)中，使用800nm的飛秒激光，進(jìn)行了Ⅱ型準(zhǔn)相位匹配實(shí)驗(yàn)，歸一化轉(zhuǎn)換效率為0.36％W-1cm-1。
　　 2，通過PPKTP的自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換過程制備光子對(duì)。我們分別利用半導(dǎo)體激光和腔內(nèi)倍頻產(chǎn)生的激光作為

4、泵浦光在PPKTP中產(chǎn)生光子對(duì)，當(dāng)泵浦源為半導(dǎo)體激光時(shí)，泵浦光功率為3.58mW，探測(cè)到的純復(fù)合計(jì)數(shù)為7400/s，對(duì)應(yīng)的光子對(duì)產(chǎn)生率為0.73MHz/mW。當(dāng)使用腔內(nèi)倍頻產(chǎn)生的激光作為泵浦光時(shí)，泵浦光功率為0.11mW，在半高全寬為40nm的全帶寬范圍內(nèi)，得到的復(fù)合計(jì)數(shù)約為340k/s，對(duì)應(yīng)的光子對(duì)產(chǎn)生率為94MHz/mW，使用3nm的干涉濾波片后，純復(fù)合計(jì)數(shù)為11.5k/s，可知光子對(duì)產(chǎn)生率為4.3 MHz/mW/nm。
　　

5、 3，多縱模光子相干長(zhǎng)度的實(shí)驗(yàn)測(cè)量和理論分析。我們通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量了運(yùn)行在遠(yuǎn)低于閾值的情況下，OPO腔中產(chǎn)生的自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換光子的一階相干長(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)中OPO腔的帶寬為7.8MHz，得到的單光子的相干長(zhǎng)度為90μm，對(duì)應(yīng)的帶寬為0.47nm，我們同時(shí)也對(duì)此過程進(jìn)行理論分析計(jì)算，計(jì)算得到的單光子的相干長(zhǎng)度110μm，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論結(jié)果比較符合。
　　 4，基于PPKTP波導(dǎo)產(chǎn)生多通道光子對(duì)。我們提出了一種利用周期極化磷酸氧鈦鉀波導(dǎo)，通