PPKTP晶体光学参量过程产生压缩光的理论和实验研究

论文题目: PPKTP晶体光学参量过程产生压缩光的理论和实验研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 光学

作者: 马红亮

导师: 彭堃墀,张靖

关键词: 振幅调制器,准相位匹配,简并光学参量放大,正交振幅压缩态,耦合谐振子

文献来源: 山西大学

发表年度: 2005

论文摘要: 非经典光场自从在实验上实现以来,便得到了广泛的应用:亚散粒噪声的精密光学测量、量子非破坏测量、以及近年来蓬勃兴起的量子信息领域——如量子离物传态、量子密集编码、量子保密通讯等。在非经典光场的实验实现方面,利用光学参量过程被证明是一种有效的方法。随着近几年量子通讯领域原理性实验研究的相对成熟,实验系统的实用化问题摆到了人们的面前,其中整个装置的简单化、小型化是很关键的一点。近年来出现的准相位匹配技术,通过周期极化非线性晶体可以有效克服双折射相位匹配的晶体走离效应、较低非线性转换效率、以及相位匹配温度和匹配角受限制等缺点,同时可以在非线性晶体的整个透光范围内实现有效参量相互作用。目前,美国大学MIT （Massachusetts Institute of Technology）的实验小组已经利用周期性极化的KTP晶体进行了在分离变量通讯领域的一系列工作,但连续变量量子通讯方面尚未发现报道。我们的主要目的就是想利用准相位匹配技术开展连续变量量子通讯方面的研究工作。基于此,我们主要做了以下工作:首先,我们对激光器输出的经典噪声通过振幅调制技术进行了抑制,这样可以在低频范围使得激光光束的噪声更接近于散粒噪声基准;然后对周期性极化KTP晶体的参量过程进行了实验和理论研究:一是对产生正交振幅压缩光的理论和实验进行了研究,二是对实验中出现的类EIT现象进行了研究,具体内容如下: 1.利用振幅调制器对全固体化单频Nd:YVO41064nm激光器输出激光光束的经典噪声进行抑制。主要比较了前馈回路抑制和反馈回路抑制两种模式,理论分析和实验结果均显示,两者都能对激光经典噪声有大幅度的降低,且频率越低、回路的噪声抑制越大,但前馈回路所需回路增益比反馈回路小的多,所以前馈回路要优于反馈回路。但振幅调制技术不能够对激光光束中的弛豫振荡噪声进行有效抑制。直接作用于激光器抽运源驱动电流的电反馈回路能够明显降低弛豫振荡噪声,但列弛豫振荡以外的频率区域抑制效果不好。我们组合了两种技术,从而在激光光束强度噪声频谱低频的0～1MHz范围内获得了大幅抑制,抑制后的经典噪声高于散粒噪声基准最多10dB。 2.利用周期性极化KTP晶体产生正交振幅压缩光。对准相位匹配技术在光学参量放大中和传统相位匹配技术的异同进行了理论分析,结果显示,准相位匹配技术能够得到有效的参量放大和缩小,也能够产生高压缩度的压缩态光场;对简并光学参量放大谐振腔产生压缩态光场的经典和量子特性进行了分析,并对所能够产生的正交分量真空压

论文目录:

摘要

Abstract

第一章绪论

参考文献

第二章全固化单频激光器强度噪声的抑制

2．1 引言

2．2 理论分析

2．2．1 前馈理论

2．2．2 反馈理论

2．2．3 前馈和反馈的比较

2．3 实验部分

2．3．1 激光器

2．3．2 强度噪声抑制实验装置

2．3．3 实验结果和分析

2．3．4 LD电流反馈和振幅调制组合抑制强度噪声

2．4 小结

参考文献

第三章 PPKTP晶体参量过程产生压缩光的理论和实验研究

3．1 引言

3．2 准相位匹配

3．2．1 简介

3．2．2 光学参量放大过程

3．2．3 一阶准相位匹配参量过程的理论模型

3．3 参量过程的理论分析

3．3．1 理论模型

3．3．2 经典特性

3．3．3 DOPA的量子特性

3．3．4 改变相对相位时 DOPA的输出

3．3．5 实验参数和理论参数的关系

3．3．6 压缩态的探测

3．4 实验装置

3．4．1 激光器

3．4．2 光学参量谐振腔

3．4．3 调制边带锁定谐振腔

3．4．4 探测装置

3．5 实验结果和分析

3．5．1 实验装置总图

3．5．2 正交振幅压缩结果

3．6 小结

参考文献

第四章参量过程中的类 EIT现象

4．1 引言

4．2 理论部分

4．2．1 简并参量过程调节谐振腔腔长的影响

4．2．2 信号场和抽运场频率失谐的影响

4．3 实验部分

4．3．1 简并参量过程调节谐振腔腔长

4．3．2 调节信号场和抽运场频率失谐

4．4 小结

参考文献

第五章总结

附录a

附录b

博士期间发表的期刊论文

致谢

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发布时间: 2005-08-31

PPKTP晶体光学参量过程产生压缩光的理论和实验研究

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