基于周期性非線性晶體的光子對制備.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。在非線性晶體中通過自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換產(chǎn)生光子對，是一種最為成熟的產(chǎn)生糾纏光子對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，提高參量下轉(zhuǎn)換的效率就有十分重要的研究價值。在另一方面，構(gòu)筑量子通信網(wǎng)絡(luò)需要對光子所攜帶的信息進行存儲，實現(xiàn)這個存儲功能的部件

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，而攜帶信息的參量下轉(zhuǎn)換光子帶寬約為THz量級，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的倍頻實驗研究。我們分別進行了連續(xù)激光的腔內(nèi)倍頻實驗和超短脈沖的倍頻實驗。連續(xù)激光的腔

3、內(nèi)倍頻實驗中，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,對應(yīng)的轉(zhuǎn)化效率為12％，實驗得到的390nm的紫外光將作為進一步實驗(參量下轉(zhuǎn)換實驗)的泵浦光。超短脈沖的倍頻實驗中，使用800nm的飛秒激光，進行了Ⅱ型準(zhǔn)相位匹配實驗，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。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，當(dāng)泵浦源為半導(dǎo)體激光時，泵浦光功率為3.58mW，探測到的純復(fù)合計數(shù)為7400/s，對應(yīng)的光子對產(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，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)合計數(shù)約為340k/s，對應(yīng)的光子對產(chǎn)生率為94MHz/mW，使用3nm的干涉濾波片后，純復(fù)合計數(shù)為11.5k/s，可知光子對產(chǎn)生率為4.3 MHz/mW/nm。
　　

5、 3，多縱模光子相干長度的實驗測量和理論分析。我們通過實驗測量了運行在遠低于閾值的情況下，OPO腔中產(chǎn)生的自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換光子的一階相干長度。實驗中OPO腔的帶寬為7.8MHz，得到的單光子的相干長度為90μm，對應(yīng)的帶寬為0.47nm，我們同時也對此過程進行理論分析計算，計算得到的單光子的相干長度110μm，實驗結(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。我們提出了一種利用周期極化磷酸氧鈦鉀波導(dǎo)，通