銫原子D2線的多模雙光子態(tài)的實驗制備.pdf

1、山西大學(xué)2009屆碩士學(xué)位論文銫原子D2線的多模雙光子態(tài)的實驗制備作者姓名李志剛指導(dǎo)教師張?zhí)觳沤淌趯W(xué)科專業(yè)光學(xué)研究方向量子光學(xué)與激光技術(shù)培養(yǎng)單位量子光學(xué)與光量子器件國家重點實驗室山西大學(xué)光電研究所學(xué)習(xí)年限2006年9月一2009年6月二OO九年六月中文摘要中文摘要光學(xué)參量下轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生的糾纏雙光子對是研究量子信息傳遞和量子光學(xué)的重要量子資源，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用到量子密碼，量子離物傳態(tài)，量子計算機等方面的研究中；另一方面，光學(xué)參量下轉(zhuǎn)換過程也

2、是制備窄線寬單光子的有效途徑之一，最近引起了廣泛的關(guān)注。相對于自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換過程，工作在遠低于泵浦閾值功率的參量振蕩器(OPO)產(chǎn)生的是窄帶寬的多模雙光子態(tài)。通過光學(xué)濾波的方式，我們可以獲得窄線寬的單模雙光子對。這為基于OPO系統(tǒng)的窄線寬單光子源的實現(xiàn)提供了可行的途徑。這種方法獲得的單光子具有高的收益率(HighYieldEfficiency)、高純度(HighPurity)S11窄線寬(NarrowBand)等優(yōu)點。故其可以高效地實現(xiàn)

3、光場與原子的相互作用，以及實現(xiàn)量子信息的長距離傳輸和存儲。在我們實驗中搭建OPO系統(tǒng)主要有兩個目的：一是為研究放置在高精細度光學(xué)微腔中的單原子與非經(jīng)典光場相互作用提供非經(jīng)典光源；另一目的是基于光學(xué)參量過程產(chǎn)生高質(zhì)量的單光子態(tài)和其它非經(jīng)典態(tài)。而遠低于閾值的OPO產(chǎn)生出來的雙光子態(tài)是一種典型的非經(jīng)典光場，它具有強烈的聚束效應(yīng)(BunchingEffect)，能夠通過符合光子計數(shù)觀察關(guān)聯(lián)函數(shù)的方法進行測量。這種方法為研究光場與原子相互作用提供

4、了測量手段。同時，研究遠低于閾值工作的OPO產(chǎn)生的雙光子態(tài)的性質(zhì)能夠為我們下一步制備窄線寬的預(yù)告式單光子源的工作提供必要的基礎(chǔ)?；诖?，我們搭建了OPO系統(tǒng)并研究了遠低于閾值工作的OPO產(chǎn)生的雙光子態(tài)的二階關(guān)聯(lián)函數(shù)和二階相干度。本文的主要內(nèi)容如下：(1)從理論上推導(dǎo)和分析了動態(tài)光學(xué)腔場的建立，腔參數(shù)的測量方法。接著從麥克斯韋方程出發(fā)推導(dǎo)了二階非線性過程中的倍頻和參量下轉(zhuǎn)換過程。在此基礎(chǔ)上，我們采用半經(jīng)典的方法求解了遠低于閾值的OPO產(chǎn)生