量子纠缠 参量下转换 准相位匹配 周期性极化晶体
准相位匹配PPKTP晶体连续倍频13mW绿光输出
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光 学 学 报 27 卷
维监控两种监控方法相结合 ,较好地实现了畴反转 的人为控制 ,研制出的器件在室温下进行光学倍频 通光 ,获得了单通倍频转换效率为 1. 35 %、归一化 转换效率为 1. 69 %/ ( W ·cm) 的连续绿光输出 ,接 近于理论最大值[3] 。
付伟佳1 于 建1 康玉琢1 倪文俊1 陈亚南1 桑 梅1 李世忱1 胡永岚2 师瑞泽2
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院 ,光电信息技术科学教育部重点实验室 , 天津 300072 2 中材人工晶体研究院 , 北京 100018
摘要 : 采用高压脉冲电场极化 ,通过电光效应实时监控 、倍频通光二维监控等手段的应用 ,制备出周期为 9μm 、长 为 8 mm 、宽为 3 mm 、厚为 1 mm 的周期极化 KTiO PO4 晶体 ( PP KTP) ;倍频通光实验中 ,当波长 1064 nm 的基频光 功率为 1 W 时 ,得到了功率为 13. 5 mW 的 532 nm 连续倍频绿光输出 ,单通倍频转换效率为 1. 35 % ,归一化转换效 率为 1. 69 %/ ( W ·cm) ,接近理论最大值 。 关键词 : 非线性光学 ; 准相位匹配 ; 周期极化 ; 倍频 ; PP KTP 晶体 中图分类号 : O437. 1 文献标识码 : A
1 引 言
准相位匹配 (Q PM) 可以通过多种手段来实现 , 目前最热门的方法是周期性极化反转铁电体材料中 的自发极化方向[1 ,2] 。理论上只要根据需要设计不 同的极化反转周期 ,就可以实现晶体透光范围内任 意波长的变换 。其中 , KTP 晶体具有矫顽场电压 (约为 2. 1 kV/ mm) 低 、光损伤阈值高 、非线性系数
偏振纠缠双光子态的纠缠特性分析
原理简图如图 1 所示。
法，这种方法的优点在于光子的产生率高和易操纵等优点。
而且通过这种方法不仅可以产生极化纠缠，还能实现基于角
动量的纠缠和时间 - 能量的纠缠。1987 年 C.K.Hong、Z.Y.ou 和 L.Mandel[1] 等人利用 I 型相位匹配非线性晶体制备出双 光子纠缠态，并完成了双光子四阶干涉的测量，即 Hongou-Mandel 干涉。1999 年 Kwiat[2] 等人利用叠加两片 I 型 BBO 晶体制备出纠缠度很高的偏振纠缠光子对，利用这种 方法可以制备双光子非最大纠缠态。随着科学技术的发展， 利用准相位匹配的方法制备纠缠光源的研究近几年也取得 了很大的成果。
− − 的符合计数，同时噪声项 + − 和 − + 所占的比
率较 H / V 测量基下 H H 和 V V 所占的比率要小。
在 + / − 测量基下测得 + + 、 − − 、 + − 和 − + 的 测 量 结 果 分 别 为 A = 4547s−1 ， B = 4472s−1 ， C = 108s−1 ， D = 121s−1 ，这一结果与前面的理论结果相符合。
化方向，例如以垂直偏振（V）的泵浦光入射 BBO 晶体， 产生的两个光子的极化方向分别为水平偏振（H）和垂直偏 振（V）。当泵浦光包含大量光子时，下转换得到的信号光 和闲置光的分布会分别形成一个光锥，而且两个光锥之间的 夹角可以通过设计 BBO 晶体的切割角来调节，这一过程的
究和实际应用中（如量子通信和量子计算等）。目前实验上 有很多方法可以完成纠缠态的制备，其中利用非线性晶体的 参量下转换过程制备纠缠双光子态的方法是最常用到的方
为 BBO 晶体 ρ − BaB2O4 ），由于非线性过程的作用，光子
非线性光学试题答案
非线性光学试题1、简要说明线性光学与非线性光学的不同之处。
线性光学：光的独立传播定理；光的传播方向、空间分布在传播过程中可以发生变化，但光频率不发生变化；介质的主要光学参数只是入射光频率与偏振方向的函数，与光的强度无关。
非线性光学：光的独立传播定理不成立；光在传播过程中频率可能发生变化；介质的折射率与入射光的强度有关2、证明具有反演对称中心的晶类，其偶数阶非线性极化率为零。
证明：设A 为某对称操作，对于二阶非线性极化率(2)χ有(2)(2)'ijk ia jb kc ijkA A A χχ=，类似地，对于n 阶非线性极化率()n χ有()(2)......'...n ijk l ia jb kc lf ijk l A A A A χχ= 对于极化率张量(2)χ，实施对称操作后应保持不变，即(2)(2)'ijk ijk χχ= 所以(2)3(2)(1)ijk ijkχχ=-； 同理()(1)()......(1)n n n ijk l ijk l χχ+=-，当n 为偶数时，()...n ijk l χ为零3、 KDP 晶体是负单轴晶体，考虑I 类位相匹配。
(1) 设光波矢均沿（θ，ϕ）方向，求出此时有效非线性系数eff d 的表达式注：已知KDP 晶体的非线性系数矩阵为141436000000000000000d d d ⎧⎫⎪⎪⎨⎬⎪⎪⎩⎭（2）若要得到最佳倍频输出，问光波矢的方向（θ，ϕ）应取何值。
解：（1） 负单轴I 类：(2)eff jk i ijk j k d b d a a δ=-，其中，sin cos 0j a ϕϕ⎛⎫ ⎪=- ⎪ ⎪⎝⎭，cos cos sin cos sin j b ϕθϕθθ-⎛⎫⎪=- ⎪ ⎪⎝⎭所以，36362sin sin (cos )sin sin 2eff d d d θϕϕθϕ=-=-（2）222221/22222))arcsin[()]))((((eo o mooen n n n n n ωωωωωωθ-=- ，得到41o m θ=；将m θ代入上面的eff d 表达式，易得45o ϕ=因此，要得到最佳倍频输出，光波矢方向为(41,45)o o3 B 、考虑BBO 晶体中的II 型（o e e +→）相位匹配下的共线传播倍频过程2ωωω+→；（1）设光波矢均沿（θ，ϕ）方向，求出此时有效非线性系数eff d 的表达式。
量子纠缠态制备
量子纠缠态制备介绍量子纠缠是量子力学中的一种特殊现象，它描述了两个或多个量子系统之间的非常强烈的关联性。
量子纠缠态制备是指通过一系列操作，使两个或多个量子系统处于纠缠态的过程。
本文将详细探讨量子纠缠态制备的原理、方法和应用。
量子纠缠的原理量子纠缠是基于量子力学的原理，其中最著名的是贝尔不等式和EPR纠缠态。
贝尔不等式揭示了量子力学中的非局域性，即两个纠缠粒子之间的相互作用可以瞬间传递信息。
EPR纠缠态则描述了两个粒子之间的量子态是如何相互依赖的，即一个粒子的状态的测量结果会直接影响另一个粒子的状态。
量子纠缠态的制备方法量子纠缠态的制备是实现量子信息处理和量子通信的关键步骤。
目前常用的制备方法主要有以下几种：1. 超导量子电路超导量子电路是一种基于超导体材料的量子系统，可以用来制备和操控量子纠缠态。
通过精确的控制超导量子比特之间的相互作用，可以实现高质量的量子纠缠态制备。
2. 光子纠缠光子纠缠是通过非线性光学效应实现的，其中最常用的方法是通过光子对的自发参量下转换实现。
这种方法可以在实验室中制备高纯度和高保真度的光子纠缠态。
3. 自旋纠缠自旋纠缠是通过精确控制自旋之间的相互作用实现的。
当两个自旋之间存在耦合时，可以通过调节外部磁场或微波脉冲来制备自旋纠缠态。
4. 原子纠缠原子纠缠是通过精确操控原子之间的相互作用实现的。
可以利用原子之间的相互作用或者通过激光冷却和捕获技术将原子束缚在光学陷阱中，然后通过精确的激光操作来制备原子纠缠态。
量子纠缠态的应用量子纠缠态在量子计算、量子通信和量子模拟等领域有着广泛的应用。
1. 量子计算量子计算是利用量子纠缠态来进行计算的一种新型计算方式。
量子纠缠态可以用来构建量子比特之间的量子门，实现量子计算中的并行计算和量子并行搜索等算法。
2. 量子通信量子纠缠态可以用来实现量子通信中的量子密钥分发和量子远程纠缠等任务。
通过量子纠缠态的传输，可以实现更加安全和高效的通信方式。
周期极化铌酸锂中通信波段纠缠双光子的波长管理方法(英文)
【关键词】光参量器件;偏振纠缠光子对;自发参量下转换;波长管理
【作 者】高士明
【作者单位】浙江大学光及电磁波研究中心
【正文语种】中 文
【中图分类】O437.4
【相关文献】
1.在周期性极化铌酸锂波导中的波长转换与光谱分析 [J], 罗传红;孙军强;朱援祥;王健
2.基于II类周期极化铌酸锂波导的通信波段小型化频率纠缠源产生及其量子特性测量 [J], 张越;侯飞雁;刘涛;张晓斐;张首刚;董瑞芳
周期极化铌酸锂中通信波段纠缠双光子的波长管理方法(英文)
高士明
【期刊名称】《光子学报》
【年(卷),期】2007(36)5
【摘 要】理论研究了周期极化铌酸锂晶体中通过自发参量下转换产生的纠缠双光子的波长管理方法.简并自发参量下转换产生的单色偏振纠缠双光子的波长,可以通过调整晶体的极化周期或工作温度自由地调节,特别是在加工好的晶体中极化周期是确定的,因而调整晶体的工作温度更加便捷.对于双色偏振纠缠双光子来说,不需改变入射的泵浦光以及晶体的极化结构,仅通过调节晶体的工作温度就可以实现o光光子和e光光子波长的严格交换.
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3.1.5μm波段基于级联二阶非线性的铌酸锂光波导全光波长变换的理论分析 [J], 薛挺;于建;杨天新;倪文锂晶体光学参量振荡器(英文) [J], 夏林中;苏红;阮双琛;郭春雨;郭媛
5.基于周期性极化铌酸锂的波长可调谐光参量振荡器(英文) [J], 姚建铨;张百钢;路洋;丁欣;徐德刚;王鹏
基于多重准相位匹配技术的光学参量振荡器研究
基于多重准相位匹配技术的光学参量振荡器研究一、引言光学参量振荡器（Optical Parametric Oscillator, OPO）是一种基于非线性光学效应的器件，可以在光学频率范围内产生连续可调谐的较高功率激光。
OPO广泛应用于激光雷达、化学分析、生物医学等领域。
本文主要研究基于多重准相位匹配技术的OPO。
二、多重准相位匹配技术多重准相位匹配技术（Multiple Quasi-Phase-Matching, MQPM）是一种通过周期性改变非线性晶体中的极化方向来实现相位匹配的方法。
MQPM可以提高非线性晶体中的转换效率，并且可以使用长时间工作在高功率下，具有很好的稳定性。
三、基于MQPM技术的OPO原理基于MQPM技术的OPO主要由一个共面型非线性晶体和两个反射镜组成。
当输入一个泵浦激光束时，它会被反射镜反射回晶体中，产生一个强度足够大的电场。
这个电场会导致晶体中产生一个二次谐波，这个二次谐波又会被反射回晶体中，并与泵浦激光束发生混频，产生一个信号光和一个相位匹配的波长较长的中间波。
这个中间波又会被反射回晶体中，与原来的二次谐波混频，产生一个相位匹配的波长更长的信号光和一个相位匹配的波长更短的红外光。
这个红外光又会被反射回晶体中，与原来的二次谐波混频，产生一个相位匹配的波长更长的信号光和一个相位匹配的波长更短的红外光。
这个过程可以一直进行下去，直到达到所需频率范围。
四、基于MQPM技术的OPO实验在实验中，我们使用了共面型MgO：LiNbO3非线性晶体作为MQPM OPO 的非线性介质。
输入功率为10W、532nm激光束通过半球面透镜聚焦到晶体上表面，并经过两个反射镜反射回晶体内部。
我们使用了三种不同长度（5mm、10mm和20mm）的共面型MgO：LiNbO3非线性晶体进行实验，并记录了输出功率随着波长的变化曲线。
实验结果表明，随着晶体长度的增加，OPO的输出功率也随之增加，并且可以在1.5μm到4μm的范围内产生连续可调谐的激光。
光学超晶格概述
非线性材料光学超晶格的发展历史
双折射相位匹配理论
利用晶体双折射特性，不同的偏振态具有不同折射 率，即参与互作用的光波取不同的偏振，从而在某个特 定的方向上实现相位匹配。上标e和o代表异常光和寻常 光，θ代表传播方向与晶体光轴之间的夹角
Peter Franken
准相位匹配理论
Bloembergen N.
激光频率的转换过程遵守两个守恒定律，一是能量守恒，二是动量守恒。其 中动量守恒在非线性光学中称之为相位匹配。以倍频为例，ω为频率，k是波矢量。 在QPM中，G是光学超晶格提供的倒格矢。当位相差改变π时，能量的流动方向的 正负符号改变一次，相应的作用距离长度正好是谐波的半个消长周期，这个长度我 们定义为相干长度。n1为基波相速度；原先产生的谐波有着不同的位相，其相速度 n2。因此基波和谐波间的相速度差异带来的位相差决定了两者间能量流动的方向。 位相差随相互作用距离增加而增加，于是谐波和基波间能量的流动方向的正负符号 随距离呈周期变化，最后表现在谐波强度上也呈周期性变化，
k2-2k1-G11=0 k3-k2-k1-G23=0
准相位匹配理论
相比双折射相位匹配理论，QPM有若干个优点如下：
光学超晶格与超晶格同异性
应用
周期性极化铌酸锂（PPLN）
PPLN是一种高效的波长转换的非线形晶体，可用于倍频、差频、和频及光学参量振荡
。 和光学参量放大等。PPLN使用寿命较长，Thorlabs和Stratophase已推出成熟的商品 532nmMgO:PPLN绿激光芯片
参数 芯片长度（mm） 芯片宽度（mm） 芯片厚度（mm）
端面镀镆
光光转换效率 工作温度
规格
2.0
~2Байду номын сангаас1
【国家自然科学基金】_晶体振荡器_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140731
科研热词 推荐指数 飞秒激光 2 非线性光学 2 光纤放大器 2 光子晶体光纤 2 光参量振荡器 2 阵列信号源 1 量子层析 1 转换效率 1 超快激光 1 超快技术 1 聚焦线圈阵列 1 继电反馈法 1 稳定性 1 磁聚焦电导率成像 1 石英晶体微天平 1 真空压缩态光场 1 直接数字频率合成器 1 激光放大器 1 激光器 1 控制器局域网 1 振荡频率 1 振荡器容差 1 差频 1 大模场面积光纤 1 四极管 1 周期极化掺镁铌酸锂晶体 1 周期极化掺镁铌酸锂 1 参量振荡器与放大器 1 压控可变衰减器 1 准相位匹配 1 光谱特性 1 光学器件 1 光学参量振荡器 1 光参变振荡器 1 位定时 1 位填充 1 wigner准概率分布函数 1 pid参数 1 bib3o6晶体 1
科研热词 推荐指数 晶体振荡器 3 激光器 2 振荡阈值 2 光参量振荡器 2 高能量 1 高功率非线性光学晶体 1 高功率微波 1 飞秒 1 频移响应 1 非线性偏振旋转 1 非共线相位匹配 1 长波红外 1 连续调谐输出 1 菌落总数 1 脉冲重复频率 1 米粉 1 窄脉宽 1 相位噪声 1 温度补偿 1 注-波互作用 1 机车定位 1 有效参量增益长度 1 无线电鉴相 1 放大器 1 快速检测 1 天线 1 多晶合成 1 周期性畴极化反转掺镁铌酸锂晶体1 受激拉曼散射 1 压电体声波传感器 1 单晶生长 1 功耗 1 内腔太赫兹波参量振荡器 1 光纤激光器 1 光学参量振荡器 1 光子晶体光纤 1 光子带隙谐振腔回旋管 1 五次方函数 1 二次谐波 1 中红外 1 中波红外激光器 1 三次方函数 1 zngep2 1 tcxo 1 rice noodles 1 rapid determination 1 ppmgln晶体 1 power consumption 1 pind 1 piezoelectric bulk acoustic wave 1 biosensors phase noise 1 opos 1
实验题目：量子纠缠实验(近代物理实验)
由于量子力学的态叠加原理，量子系统的任意未知量子态，不可能在不遭受破坏的前提下，以100％成功的概率被克隆到另一个量子体系上。正是由于量子纠缠态的这种非定域的关联性和不可克隆性，使得量子通讯有更多的优越性。量子信息处理允许信息、即量子态的相干叠加，当我们用量子态来加载信息时,量子通信系统可以在如下几个方面超越经典通信系统：绝对安全性、高效率和高通道容量。
一个典型的纠缠态例子是由两个自旋1/2粒子组成的系统，其自旋单态和自旋三重态均不能简单地表示为两个粒子各自量子态的直积，从而显示出非经典的量子关联。
(2)
(3)
人们把上述四个态称为Bell态，它们是纠缠度最高的态。
当由两个自旋为1/2的粒子A和B组成的系统处于纠缠态时，粒子A和B的空间波包可以彼此相距遥远而完全不重叠，这时依然会产生关联塌缩。例如对态
1.了解量子纠缠态的概念、性质及其在量子信息领域的应用，进而深刻理解量子力学的本质与精髓。
PPKTP晶体光学参量过程产生压缩光的理论和实验研究
PPKTP晶体光学参量过程产生压缩光的理论和实验研究【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(MassachusettsInstituteofTechnology)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:YVO_41064nm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。
KTP晶体的周期极化特性研究
（ａ）Ｃｏ）图Ｉ－Ｉ几种周期极化铁电体的特性比较。
（ａ）为四种晶体的有效非线性系数与波长的关系曲线；（”为三种晶体的光损伤阈值的比较。
它们各有优缺点，都有一定的发展潜力。
其中周期化ＫＴＰ晶体以其优良的综合特性引起人们的极大兴趣，它是本论文研究的重点内容。
磷酸氧钛钾（ＫＴｉＯＰ仉，简称ＫＴＰ）晶体属ｒａｍ２点群，透光范围为３５０－４５００ｎｍ，在１０６４ｎｍ处的吸收损耗小于０．Ｏｔ／ｃｍ，光损伤阈值为３００～５００ＭＷ／ｃｍ２，是ＬｉＮｂ０３晶体的１０倍，二阶非线性极化系数ｄ。
＝１３．７×１０－ｌ‰∥Ｖ，约是ＬｉＮｂ０。
晶体（ｄ。
＝２７ｘ１０１２ｍ／Ｖ）的１／２，但是ＫＴＰ晶体极化反转时的矫顽场电压为２．１ＫＶ／ｍｍ，是ＬｉＮｂＯ。
晶体的１／ｌＯ，因此较容易极化反转厚度较大的晶体，而且室温下光折变效应不明显，与铌酸锂晶体相比具有更大的优势，虽然价格约是铌酸锂晶体的十倍，但材料本身的价格只占器件价格的很小比例。
加以军事上的需求，国外许多研究人员将周期极化ＫＴＰ晶体（ＰＰＫＴＰ）应用于光参量振荡器（ｏＰｏ）中，以获得近红外可调谐激光输出”１‘“…，在未来战争的激光红外对抗中具有战略意义。
１．４课题来源与论文的主要工作本课题来源于国家自然科学基金资助项目ＫＴＰ晶体的周期极化特性研究”（批准号：６０３７７０１８）。
本文的主要工作是利用外加电场法对ＫＴＰ晶体进行周期极化反转，实现基于准相位匹配技术的】０６４ｎｍ基频光的倍频转换。
全文可以分为６个主要部分。
第二章简单介绍了非线性现象，然后从麦克斯韦方程组和介质物质方程出发，推导了介质中光波之间相互作＿｝｝ｊ的耦合波方程，并且在小信号近似情况下得出倍频转换效率的计算公式。
天津大学硕士学位论文第四章ＫＴＰ晶体的主要性质第四章Ｋ１＂Ｐ晶体的主要性质ＫＴＰ晶体在１８９０年被Ｌ．ＯｕｖａｒｄＩ”第一次发表，但是直到１９７６年才被利用为非线性光学材料１２】。
从此，ＫＴＰ晶体广泛应用于利用二类相位匹配的Ｎｄ：ＹＡＧ－－１０６４ｎｍ激光的倍频【３】。
基于II类周期极化铌酸锂波导的通信波段小型化频率纠缠源产生及其量子特性测量
基于II类周期极化铌酸锂波导的通信波段小型化频率纠缠源产生及其量子特性测量张越;侯飞雁;刘涛;张晓斐;张首刚;董瑞芳【摘要】自发参量下转换过程制备的纠缠光源在量子光学及其相关领域有着广泛的应用.本文利用780 nm的分布式布拉格反射镜激光二极管抽运一块长10 mm 的II类准相位匹配的周期极化铌酸锂波导,产生了偏振正交的频率反关联纠缠光子对.通过实验结果与理论的完美结合得到,当进入波导的抽运光功率为44.9 mW时,下转换双光子对的产生速率为1.87×107 s-1.利用单色仪对下转换光子的频谱进行分析,得到信号和闲置光子的中心波长分别为1561.43 nm和1561.45 nm,频谱宽度为3.62 nm和3.60 nm,双光子符合包络宽度约为3.18 nm,可以得到双光子的频率纠缠度为1.13>1.00,表征了双光子的频率纠缠特性.利用Hong-Ou-Mandel 干涉仪测量双光子的二阶量子干涉特性,测得的干涉可见度为96.1％,干涉图谱的凹陷宽度为1.47 ps.【期刊名称】《物理学报》【年(卷),期】2018(067)014【总页数】9页(P158-166)【关键词】小型化频率纠缠源;II类周期极化铌酸锂波导;量子特性测量【作者】张越;侯飞雁;刘涛;张晓斐;张首刚;董瑞芳【作者单位】中国科学院国家授时中心, 中国科学院时间频率基准重点实验室, 西安 710600;中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049;中国科学院国家授时中心, 中国科学院时间频率基准重点实验室, 西安 710600;中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京 100049;中国科学院国家授时中心, 中国科学院时间频率基准重点实验室, 西安 710600;中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京100049;中国科学院国家授时中心, 中国科学院时间频率基准重点实验室, 西安710600;中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京 100049;中国科学院国家授时中心, 中国科学院时间频率基准重点实验室, 西安 710600;中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京 100049;中国科学院国家授时中心, 中国科学院时间频率基准重点实验室, 西安 710600;中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京 100049【正文语种】中文1 引言量子纠缠源是量子信息处理的基石[1],在量子力学的基础研究[2,3]、量子隐形传态[4−6]、量子度量[7−9]、量子相干层析[10−13]、量子成像[14−17]、量子通信及量子测量[18−20]等领域有着广泛的应用.而当前产生纠缠源最有效的方法是自发参量下转换(SPDC)[21]过程,其物理过程可以描述为高频的抽运光场作用于非线性介质,湮灭掉一个高频光子,同时产生两个低频光子,通常称之为信号光和闲置光.利用自发参量下转换过程产生的光子对通常具有偏振、角动量、频率、动量及能量-时间等纠缠特性.迄今为止,SPDC过程已相继在非线性晶体(如偏硼酸钡(BBO)、周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体等)[22−25]、非线性波导[26−28]、色散位移光纤和光子晶体光纤[29−31]中被实现.随着远距离光纤量子通信链路的出现[32−35],具有更高效率、更好稳定性和紧凑性、与通信光纤兼容的纠缠源成为“走出实验室”的实用化量子信息的实现基础.近年来,由于波导体积小、强抽运能量聚集及易于实现通信波段纠缠光源等特性,SPDC已被广泛用于产生更高亮度的小型化偏振纠缠光源.一方面,基于II类相位匹配的非线性波导的下转换产生的共线传输双光子对可以通过偏振实现空间分离;另一方面,较窄的相位匹配带宽使得下转换光子在窄带宽产生,可避免光纤中的色散和偏振模色散.目前,基于II类相位匹配的非线性波导的高质量的通信波段偏振纠缠光源已见诸报道[28,32].由于在量子信息分发中的非定域色散消除效应[35−37]及高的时间分辨率,连续激光抽运非线性介质产生的频率反关联纠缠光子对已被广泛应用于量子定位、量子时间同步[38,39]中.目前我们研究组在实验室条件下利用PPKTP晶体已经制备了光通信波段的频率反关联纠缠源[40],但是由于当前产生频率纠缠源的装置过于庞大,不利于其在实际中的应用.因此研制小型化纠缠源有着十分重要的意义.本文利用波长为780 nm的分布式布拉格反射镜(DBR)半导体激光二极管去抽运II 类相位匹配的周期极化铌酸锂(PPLN)波导产生高效的频率纠缠光子对,相较于以前利用PPKTP晶体产生纠缠光子对[40],该装置体积大大减小.并且当进入波导的抽运光功率为44.9 mW时,产生的下转换双光子对数在1 s内达到1.87×107.通过高斯拟合频谱测量结果,得到信号光子与闲置光子的中心波长分别位于1561.43 nm和1561.45 nm处,其带宽分别为3.62 nm和3.60 nm,联合频谱分布的带宽为3.18 nm,对应双光子的频率纠缠度[41]R=1.13>1.00,表征了双光子的频率纠缠特性.基于Hong-Ou-Mandel(HOM)[42]干涉仪的符合测量结果表明,该双光子的频率不可分性高达96.1%,双光子相干时间为1.47 ps.2 实验装置用于产生频率纠缠光子对的实验装置如图1所示.抽运光源采用Photodigm公司生产的高功率边发射780 nm DBR半导体激光二极管,它能发出受衍射极限的单横模式和纵向模式光束,最大输出功率为150 mW.该激光器由于具有窄的线宽(2 MHz),不需要额外的线宽压窄技术,大大简化了抽运源结构.实验中采用自制的电流温控源驱动该激光二极管,输出激光的中心波长采用波长计(HighFinesse WS-7)测量,获得的激光输出功率及波长随驱动电流及温度的变化曲线如图2所示.从图2可以看出,当激光二极管控温在20◦C时,抽运光中心波长变化范围在780.57—780.62 nm,输出波长的电流调谐约为0.0011 nm/mA,温度调谐约为0.046 nm/K.当驱动电流为170 mA,控温在20◦C时,激光二极管输出功率为70.4 mW,中心波长为780.585 nm.由于半导体激光器的输出光是发散的,且光斑呈椭圆形,在两横向方向的发散角达到1:4,因此在激光二极管出光端面处放置一个焦距f=4.8 mm的聚焦透镜和一对整形棱镜对输出光的光斑进行整形.通过微调聚焦透镜与激光二极管出光端面的距离,最终获得一束横向分布基本均匀的准直光束,x和y方向的腰斑半径为wox,oy≈585.1µm.实验中采用的非线性介质为HC Photonics公司生产的PPLN波导,其长度为10 mm,极化周期为8.3µm.波导的输入输出都采用保偏光纤接头,为减少光纤端面反射对激光二极管的影响,光纤接头均采用FC/APC.根据生产商提供的参数,780 nm光纤到波导的耦合效率为91.21%,波导到1560 nm光纤输出端的耦合效率为23.21%.通过焦距为f=2.0 mm的可调焦非球面透镜准直器,上述准直后的抽运光耦合到波导的输入端,耦合效率达到70%.透镜准直器前的半波片用于调节抽运光偏振,从而满足II类相位匹配的偏振要求.抽运光与PPLN波导作用后,共线输出偏振相互正交的信号光子和闲置光子.由于抽运光单次穿过PPLN波导后产生的双光子中包含了大量剩余抽运光,采用可调式光纤-光纤U型台与3片高性能长波通滤波片(2×Semrock LP02-980RU-25+1×Thorlabs FGL850)相结合实现高效光纤滤波器,对剩余抽运光进行滤波以及对纠缠光高效收集.通过精细调节和测量,该光纤滤波器对1560 nm下转换光子对的传输效率约为71%.滤除剩余抽运光之后的纠缠光子对被耦合到光纤偏振分束器(FPBS)中,通过FPBS前的半波片调整信号光子与闲置光子的偏振方向,使其分别与FPBS的快慢轴方向重合,FPBS的两路输出则分别对应信号光子和闲置光子.图1 纠缠源的产生及其量子特性测量实验装置图(虚线框A表示频谱测量装置,虚线框B表示HOM干涉仪,虚线框C表示滤波装置)Fig.1.Schematic diagram for generation of the frequency entangled source and its quantum characteristic measurement.(Frame A denotes the spectrum measuring setup,frame B represents the HOM interferometer,and frame C represents the filtering setup for removing the remaining pump).图2 实验系统中780 nm DBR半导体激光器的输出中心波长及功率随驱动电流及温度的变化曲线 (a)激光二极管控温在20◦C时,输出中心波长及功率随驱动电流的变化曲线;(b)激光二极管驱动电流在170 mA时,输出中心波长随温度的变化曲线Fig.2. Curves of the output center wavelength and power of 780 nm DBR semiconductor laser with the change of the driving current and temperature:(a)The measured center wavelength and output power of laser as a function of the driving current when laser diode temperature is controlled at 20◦C;(b)variati on of the output center wavelength as a function of the control temperature of the laser diode at driving current of 170 mA.当对下转换产生的信号光子与闲置光子进行直接符合测量时,FPBS的两路输出分别接到两台基于InGaAs雪崩光电二极管(APD)的近红外单光子探测器D1&D2上(上海朗研光电SPD4).该单光子探测器运行在盖革模式下,外部触发信号由波形发生器(Tektronix AFG3252)提供,该信号为脉冲波信号,频率为75 MHz,两个单光子探测器的探测效率为20%.此时,两单光子探测器的暗计数分别为1.3×103s−1和1.6×103s−1.两单光子探测器输出的电脉冲信号分别作为开始和结束信号接到一个时间相关计数器(PicoQuant PicoHarp300)上.该时间相关计数器的输出通过USB2.0接口连接电脑,可以用来实现对信号光子与闲置光子间的符合计数分析.当对信号光子与闲置光子的单光子频谱及联合频谱进行测量时,FPBS的两路(或其中一路)输出分别连接到两台光栅单色仪(Jobin Yvon MicroHR)上,通过扫描单色仪,并将其输出端连接在上述两台单光子探测器上,配合时间相关计数器,便可测得相应的联合频谱分布和单光子频谱.当对信号光子与闲置光子进行频率不可分性测量时,将两个单色仪换成HOM干涉仪,如图1中B部分所示.其中ODL为手动可调光延迟线,用于调整干涉仪两臂的平衡;MDL为电动可调光延迟线,用于调节干涉仪两臂的延迟,其扫描范围为0—560 ps,分辨率为1 fs.在干涉仪的一臂上加入一个光纤偏振控制器,以保证到达分束器的两个光子的偏振相同.3 实验结果与分析基于上述频率纠缠光源的产生和直接符合探测实验系统,我们保持抽运激光器的驱动电流为170 mA不变,在波导光纤耦合输入端前加一个可调中性滤光片,首先测量了两个单光子探测器的光子计数随抽运光功率的变化(图3(a)).图中横坐标为进入PPLN波导的抽运光功率,抽运光到波导的输入端的耦合效率为70%,780 nm光纤到波导的耦合效率为91.21%.从图3(a)可以看出,随着抽运光功率的增大,单光子计数呈近似线性增大;当抽运光功率为44.9 mW时,得到两个单光子探测器的光子计数为5.5×105s−1.符合测量的结果如图3(b)所示,当抽运光功率为44.9 mW时,得到下转换双光子源在1 s内总的符合计数为1.24×104,扣除偶然符合后,直接符合计数为1.22×104.由于单光子探测器不能分辨出光电信号是由单个还是多个光子产生的,所以单光子探测器的计数率可以表示为[43]其中R为脉冲速率,本实验中由探测器外触发信号的频率表示;p(m)表示产生m对光子的概率;T表示光子对在整个光路部分的透过率;ηk为第k个探测器的探测效率.同样符合计数率也可以表示为对于II类自发参量下转换过程,其光子数分布p(m)近似为泊松分布,即其中v≈KP表征了每个脉冲间隔包含的平均光子对的数目,P表示抽运光功率,K为常数.所以方程(1)和(2)可化简为利用(4)式和(5)式对实验结果进行拟合,可以得到当T=0.14及K=0.006时,下转换光子对的单光子计数及符合计数随进入波导的抽运光功率的变化曲线(图3中红色虚线)与实验结果完美符合(符合度均大于0.997).考虑光路中的损耗.由于波导输出端到光纤的耦合效率为T0=0.2321,下转换光在光纤滤波装置的透过率为TF=0.71,FPBS的插入损耗为0.4 dB(TIns=0.91).假设TWG为下转换光在波导中的传输效率,则根据T=T0TFTInsTWG可以得到TWG=0.933(对应损耗为0.3 dB/cm),与PPLN波导的典型参数符合.同时,在抽运光功率为44.9 mW时,根据拟合得到的K值,可以计算出下转换光子对平均值为v≈0.25,又已知R=75×106,最终得到本实验装置在1 s内产生的下转换光子对约为1.87×107.图3 (a)单光子计数及(b)符合计数随抽运光功率的变化(黑色方块表示实验结果,红色虚线表示理论模拟)Fig.3.The measured(a)single photon counting rate and(b)coincidence counting rate as a function of the pump light power coupled into the waveguide(the black squares denote the experimental results,while the red dashed lines represent the theoretical simulations).3.1 纠缠光子对的频谱测量当测量单光子频谱时,以信号光的单光子频谱测量为例(图1中A部分的实验装置),我们只在信号光路接入单色仪1,闲置光路直接接到单光子探测器D2上,扫描单色仪1,记录下在设定波长处的符合计数值,这样便可测得信号光频谱,利用相同的方法可以得到闲置光的频谱分布.实验中我们设定单色仪1的扫描步长为0.2 nm,在每个扫描波长处,对信号光与闲置光的符合计数测量时间为4 s.改变波导工作温度,重复上面的操作,便可得到不同温度条件下,自发参量下转换过程产生的纠缠光子对的单光子频谱分布.对实验数据进行拟合,可得到在不同波导温度下,自发参量下转换产生双光子对的中心波长随温度的变化(图4(a)).从图4(a)可以看出,当波导温度改变时,PPLN波导折射率也会相应地改变,使得相位匹配函数发生相应的改变.当波导温度调节到46.5◦C时,双光子的中心波长基本重合,此时测得单光子(信号光和闲置光)频谱如图4(b)所示,通过高斯拟合得到,信号光子的中心波长为1561.43 nm,线宽为3.62 nm,闲置光子的中心波长为1561.45 nm,线宽为3.60 nm.图4 测量到的(a)信号光子(黑色实心方框点)和闲置光子(红色实心圆点)的中心波长随波导温度的变化;(b)波导温度在46.5◦C时信号光子和闲置光子单光子频谱分布Fig.4.(a)The measured center wavelengths of the signal(black square dots)and the idler photons(red solid dot)as a function of the operating temperature of the waveguide;(b)the measured single photon spectral distributions of signal and idle photons at the optimal waveguide temperature of 46.5◦C.单光子频谱给出了信号光和闲置光的频谱分布,但不能体现其频率纠缠特性,所以双光子联合频谱的测量是必须的.测量联合频谱分布的实验装置如图1中A部分所示.测量联合频谱时信号光和闲置光都要经过单色仪,将单色仪的步长设置为0.4 nm,依次改变两个单色仪的输出波长,每组波长有一个对应的符合计数,扫描范围为1550—1570 nm.图5为测得的双光子联合频谱分布,根据双光子符合包络及纠缠度的定义,得到双光子的符合包络带宽为3.18 nm,对应的频率纠缠度R=1.13>1,表征了双光子的频率纠缠特性.图5 双光子的联合频谱分布(不同颜色代表不同的符合计数)Fig.5.The measured joint spectrum distribution of generated photon pairs(Different colors represent different coincidence counts).3.2 HOM干涉测量HOM干涉装置如图1中B部分所示.调节偏振控制器使得到达分束器的光子的偏振相同,通过手动延迟线近似地将干涉仪两臂调节平衡,扫描电动延迟线,得到双光子的二阶干涉结果.为了减少偶然误差导致的影响,将计数时间设为10 s.对结果进行归一化,测得的HOM干涉结果如图6中黑色方框点所示,双光子的HOM干涉可见度为96.1%,干涉凹陷的半高全宽为1.47 ps.同时,由于HOM干涉宽度取决于相位匹配带宽,而相位匹配带宽决定了连续光抽运条件下产生的参量下转换光子的单光子频谱宽度,利用3.1节测量得到的单光子频谱宽度[42]给出二阶量子干涉符合率随双光子相对时间差的关系表达式图6 双光子的HOM干涉测量结果(黑色方框点为测量结果,红色实线为利用实测的单光子频谱宽度拟合得到)Fig.6.The measured HOM interferometric result(in black square dots)and its simulation(in red solid curve).其中∆ω表示单光子的频谱宽度,C表示归一化因子,VHOM为干涉可见度.最终得到的理论拟合曲线如图6中红色实线所示.从图6可以看出,双光子的HOM干涉时间宽度取决于单光子频谱宽度.4 总结利用780 nm的DBR激光二极管抽运一块长10 mm的II类相位匹配PPLN波导,实现了小型化通信波段频率纠缠光子对的高效产生.通过优化实验参数,当DBR激光二极管的驱动电流为170 mA,PPLN波导工作在46.5◦C时,实验中产生的下转换双光子对速率达到1.87×107s−1.利用单色仪对下转换光子的频谱进行分析,测量得到信号光、闲置光中心波长分别为1561.43 nm和1561.45 nm,频谱宽度分别为3.62 nm和3.60 nm,双光子符合包络宽度约为3.18 nm,对应频率纠缠度R=1.13>1,表征了双光子的频率纠缠特性.利用HOM干涉仪测量得到该双光子的频率不可分性高达96.1%,双光子相干时间为1.47 ps.该实验结果为研制小型化通信波段频率纠缠源样机,及后续的实地量子时间同步研究开展奠定了坚实的基础. 参考文献【相关文献】[1]BouwmeesterD,EkertA,ZeilingerA 2000The Physics of Quantum Information:Quantum Cryptography,Quantum Teleportation,Quantum Computation(Berlin:Springer-Verlag)pp50–55[2]Zeilinger A 1999 Rev.Mod.Phys.71 S288[3]Horodecki R,Horodecki P,Horodecki M,Horodecki K 2009 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利用宽带倍频特性精确测量准相位匹配晶体的极化周期
利用宽带倍频特性精确测量准相位匹配晶体的极化周期曾小明;隋展;朱启华;黄小军;邓青华;魏晓峰【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2007(19)12【摘要】提出了利用准相位匹配晶体进行宽带脉冲倍频,再根据准相位匹配晶体的极化周期与倍频脉冲输出中心波长的相位匹配关系来精确测量准相位匹配晶体极化周期的新方法.理论分析了准相位匹配晶体的极化周期与倍频脉冲的光谱关系、倍频容许带宽与晶体长度的关系.研究表明:宽带脉冲倍频后输出的脉冲峰值波长对应于角度的调谐曲线具有对称性;对于长度为10 mm的极化晶体,其倍频容许带宽不到0.2 nm.实验中,采用了国产PPKTP晶体试验片,晶体尺寸为10 mm×7 mm×1 mm,理想极化周期9 300 nm.结果表明:对于中心波长为537.25 nm的倍频光,其对应的实际晶体极化周期为9 303.9 nm,大于晶体加工时的理想值;当倍频脉冲光谱测量精度为0.01 nm时,准相位匹配晶体的极化周期测量精度达到0.1 nm,远高于一般光学显微镜的观测精度.【总页数】5页(P2022-2026)【作者】曾小明;隋展;朱启华;黄小军;邓青华;魏晓峰【作者单位】中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900【正文语种】中文【中图分类】O437.4【相关文献】1.周期极化磷酸氧钛钾晶体倍频特性实验研究 [J], 史学舜;杨乐臣;陈坤峰;赵坤;刘玉龙;刘长明2.高掺镁铌酸锂晶体周期极化及倍频特性研究 [J], 颜博霞;姚江宏;陈亚辉;许京军;张光寅3.利用QPM-OPO的调谐特性精确测定晶体的极化周期 [J], 张百钢;姚建铨;路洋;王鹏;丁欣;徐德刚;张浩4.周期极化晶体倍频的允许极化周期的研究 [J], 张百钢;姚建铨;王鹏;胡婧;禹延光;臧贵艳;张勇5.准相位匹配周期极化掺镁铌酸锂490nm倍频连续输出 [J], 陈云琳;郭娟;刘晓娟;吴朝晖;宋峰;罗勇锋;张万林;孔勇发;许京军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
非共线准相位匹配周期极化RbTiOAsO4的增益带宽
非共线准相位匹配周期极化RbTiOAsO4的增益带宽
门艳彬;王丽;温芳;张新平;田金荣
【期刊名称】《光子学报》
【年(卷),期】2010(39)1
【摘要】研究了非共线准相位匹配过程中,周期极化RbTiOAsO_4晶体同时满足准相位匹配和群速匹配条件的非共线角和相应的极化周期随信号光波长的变化。
分析了满足群速匹配条件时,非共线准相位匹配的调谐特性。
数值模拟了增益带宽随非共线角、晶体温度和极化周期的变化关系。
对比了群速匹配和最大增益带宽情况下,周期极化RbTiOAsO_4晶体增益带宽与晶体温度之间的关系。
【总页数】4页(P12-15)
【关键词】非共线准相位匹配;群速匹配;增益带宽;周期极化RbTiOAsO4
【作者】门艳彬;王丽;温芳;张新平;田金荣
【作者单位】北京工业大学应用数理学院;河北师范大学物理科学与信息工程学院;河北省新型薄膜材料实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN248.1
【相关文献】
1.准相位匹配光参变振荡非均匀周期间隔 [J], 徐海斌
2.利用宽带倍频特性精确测量准相位匹配晶体的极化周期 [J], 曾小明;隋展;朱启华;黄小军;邓青华;魏晓峰
3.BBOⅠ类相位匹配非共线参量产生中的群速自匹配 [J], 马晶;章若冰;刘博;朱晨;张伟力;张志刚;王清月
4.准相位匹配周期极化掺镁铌酸锂490nm倍频连续输出 [J], 陈云琳;郭娟;刘晓娟;吴朝晖;宋峰;罗勇锋;张万林;孔勇发;许京军
5.KBe_2BO_3F_2晶体非共线相位匹配的光谱带宽 [J], 门艳彬;王丽;温芳
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准相位匹配周期极化铌酸锂晶体微结构的研究的开题报告
准相位匹配周期极化铌酸锂晶体微结构的研究的开题报告题目：准相位匹配周期极化铌酸锂晶体微结构的研究一、研究背景和意义铌酸锂晶体是一种重要的非线性光学材料，具有很高的光学非线性系数和良好的光学性能，被广泛应用于激光器、光通信、光存储、光医学和光电子学等领域中。
而周期极化技术则是利用非线性晶体制作高效率的二次谐波产生器和三次谐波产生器的重要方法。
由于传统相位匹配技术的限制，周期极化过程中的相位匹配往往难以实现。
为了解决这一问题，准相位匹配技术应运而生，其核心思想是通过微观晶体结构的调制来实现相位匹配。
现在已经有很多的准相位匹配结构被发现，其中以周期性波导结构最为常见，其次是光子晶体结构。
本研究将深入研究周期性波导结构中产生准相位匹配的机理，探索晶体微结构对准相位匹配的影响，为优化二次谐波产生过程提供理论基础和技术支持，具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容和方法本研究的主要内容是研究周期极化过程中晶体微结构与准相位匹配的关系。
具体而言，要探究以下几个问题：1. 周期性波导结构中产生准相位匹配的机理是什么？2. 晶体微结构对准相位匹配的影响是什么？3. 哪些因素会影响周期性波导结构中的准相位匹配效率？为了回答这些问题，本研究将采用以下方法：1. 研究周期极化光学元件的基本原理和工作原理，分析准相位匹配的机理；2. 建立周期性波导结构的微观结构模型，并通过有限元分析方法模拟其光学性能，探究晶体微结构对准相位匹配的影响；3. 设计实验，测量周期性波导结构中二次谐波产生的效率，分析不同因素对准相位匹配效率的影响，验证模拟结果的准确性。
三、研究预期结果和意义本研究的预期结果包括以下几个方面：1. 建立准相位匹配的理论模型，揭示周期性波导结构中的准相位匹配机理；2. 探究晶体微观结构对准相位匹配的影响，并提出一些优化建议；3. 验证模拟结果的准确性，并确定二次谐波产生过程中的最优条件，为周期极化技术的优化和应用提供技术支持。
基于掺氧化镁周期性极化铌酸锂的光学参量产生器
基于掺氧化镁周期性极化铌酸锂的光学参量产生器赫文哲;李喜福;耿优福;谭晓玲;姚建铨【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2007(007)015【摘要】报道了基于掺氧化镁的周期性极化铌酸锂(PPMgLN)光学参量产生器的研究.采用1 064 nm声光调Q准连续Nd:YAG激光器作为泵浦源,重复频率为4.3 kHz.光学参量晶体PPMgLN的周期为30.7 μm.采用温度调谐,调谐的范围为30℃～180℃,输出信号光的调谐范围为1 561 nm～1672 nm,最高输出功率为180 mW,相应的1 064 nm光的泵浦功率为1.017 W,光光转换效率为17.7%.【总页数】4页(P3645-3648)【作者】赫文哲;李喜福;耿优福;谭晓玲;姚建铨【作者单位】教育部光电信息技术科学重点实验室,天津大学激光与光电子研究所,天津,300072;教育部光电信息技术科学重点实验室,天津大学激光与光电子研究所,天津,300072;教育部光电信息技术科学重点实验室,天津大学激光与光电子研究所,天津,300072;教育部光电信息技术科学重点实验室,天津大学激光与光电子研究所,天津,300072;教育部光电信息技术科学重点实验室,天津大学激光与光电子研究所,天津,300072【正文语种】中文【中图分类】O437.4【相关文献】1.基于掺镁周期极化铌酸锂晶体的内腔单共振连续可调谐光参量振荡器 [J], 苏辉;李志平;段延敏;王小蕾;朱海永2.周期性极化掺镁铌酸锂晶体光参量振荡研究 [J], 曾江斌;陈怀熹;梁万国;缪龙;周煌;冯新凯;邹小林;李广伟3.1064nm泵浦掺氧化镁周期极化铌酸锂晶体(PPMgLN)光学参量产生器的研究[J], 刁述妍;姚建铨;郑义4.基于周期性极化铌酸锂的波长可调谐光参量振荡器(英文) [J], 姚建铨;张百钢;路洋;丁欣;徐德刚;王鹏5.周期极化掺镁铌酸锂光学参量振荡器时域特性的实验研究 [J], 王宏杰;翟永成;金帅;于立伟;崔海旭;颜彩繁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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量子纠缠论文：周期性极化晶体的参量光谱研究
【中文摘要】从20世纪初量子力学诞生以来,人们对于物质结构及其相互作用的见解发生了革命性的变化。
通过量子力学,很多人们无法理解的现象得到了解释。
这些现象也都被一些实验所精确验证。
随着科学的不断发展,学科间的交叉越来越明显,也越来越紧密。
20
世纪90年代,量子力学与信息科学的结合将信息科学带入了一个新
的发展空间量子信息科学。
量子信息的基础则是量子态的制备、操控、传输、存储以及测量。
目前,人们已经可以在线性光学、腔量子电动力学、核磁共振、离子阱和量子点等系统中实现纠缠态的制备。
光学体系利用光子作为信息的载体,因此具有易操纵、传输性质良好和环境消相干小等优点。
纠缠光子对在很多量子通讯领域都有着重要的应用,例如量子密钥分配、量子隐形传态、量子中继和验证量子力学基本理论。
大部分光子源都是利用自发参量下转换过程来实现光子对的制备,在很多的实验方案和不同的晶体中都可以实现。
通常,该过程都是利用了相位匹配原理,然而传统的块状晶体的产生效率较低,因此,由于光纤的中损耗,不利于长距离传输。
最近,很多关于利用周期性极化晶体或者波导来产生光子对的实验被相继报道。
它利用准相位匹配的原理,从而可以获得高的产生效率。
本文从理论和实验上...
【英文摘要】Since quantum mechanics was born at the beginning of the twentieth century, people’s view on the structure of matter and its interaction has changed
dramatically. Many phenomena which cannot be understood by people have been explained by quantum mechanics. They were also be exactly verified by many experiments. The interdisciplinary research becomes more and more apparent and close along with development of science and technology. The combination of quantum mechanics and information science has brought info...
【关键词】量子纠缠参量下转换准相位匹配周期性极化晶体【英文关键词】Quantum Entanglement SPDC Quasi-Phase Matching Periodically Poled Crystal
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【目录】周期性极化晶体的参量光谱研究摘要
4-5Abstract5-6第一章绪论9-25 1.1 引言
9-10 1.2 基本概念10-15 1.2.1 纯态和混合态
10-11 1.2.2 投影测量11-12 1.2.3 保真度
12 1.2.4 量子纠缠12-13 1.2.5 纠缠度量
13-15 1.3 两体纠缠体系的物理实现15-19 1.3.1 NMR （核磁共振）15-17 1.3.2 自发参量下转换体系
17 1.3.3 腔-QED17-18 1.3.4 离子阱
18-19 1.3.5 量子点19 1.4 纠缠的研究意义及其应用19-23 1.4.1 研究纠缠的意义19-20 1.4.2 量子计算20-22 1.4.3 量子通信22-23 1.5 本章小结
23-25第二章双光子源的制备25-37 2.1 自发参量下转换的背景回顾25-27 2.2 自发参量下转换的基本理论
27-32 2.2.1 双光子的产生27-30 2.2.2 位相匹配
30-32 2.3 双光子纠缠源的质量评价32-36 2.3.1 量子干涉可见度33 2.3.2 量子态的
Tomography33-34 2.3.3 CHSH 型Bell 不等式
34-36 2.4 本章小结36-37第三章基于周期性极化晶体的双光子源37-49 3.1 引言37 3.2 周期性极化晶体37-40 3.3 准相位匹配40-43 3.3.1 准相位匹配的背景40-41 3.3.2 准相位匹配的基本原理41-43 3.3.3 准相位匹配的优点及其应用43 3.4 周期性极化晶体制备偏振纠缠双光子源43-47 3.5 本章小结47-49第四章基于PPLN 晶体的参量光谱的理论分析49-59 4.1 引言
49 4.2 周期性极化晶体中产生的双光子态49-52 4.3 参量光谱的理论计算结果52-57 4.3.1 参量光的波长
52-54 4.3.2 参量光的谱线宽度54-57 4.4 本章小结57-59第五章基于 PPLN 晶体的参量光谱的实验结果
59-65 5.1 实验装置59-60 5.1.1 激光器
59 5.1.2 实验光路59-60 5.2 实验结果
60-64 5.2.1 参量光谱的波长调谐60-62 5.2.2 参量光的谱线宽度62-64 5.3 本章小结64-65第六章展望和总结65-67参考文献67-71致谢71-73在读
期间发表的学术论文和取得的研究成果73。