光学参量下转换的动力学及其产生的光在演示EPR佯谬中的理论研究

光学参量下转换的动力学及其产生的光在演示EPR佯谬中的理论研究

论文摘要

参量下转换是物理上常用来产生非经典态的一种很有用的方法。1986年吴令安等人首次在实验上通过参量下转换过程产生单模正交压缩光。1988年,M.D.Reid和P.D.Drummond率先在理论上提出了通过非简并参量下转换过程可实现两连续变量的EPR双光子对。1992年,Z.Y.Ou等利用阈值以下的非简并参量下转换过程首次在实验上实现了连续变量的EPR双光子对。1997年,奥地利的一个研究小组用参量下转换的方法产生EPR关联粒子。参量下转换产生的光子纠缠态也是量子信息与通讯的基础。近年来关于参量下转换的研究有广泛和迅猛发展。在阅读了大量的有关参量下转换的理论和实验文献的基础上,我们主要在对参量下转换的动力学理论上作了一些工作。(1)求得理想情况下一个非简并参量放大系统的Fokker-Planck方程的解析解,一个非简并参量放大系统可以看成是由两个参数分别为(ε/2,κ/(22/1))和(-ε/2,0)的简并参量放大系统所共同构成的。相对于简并参量放大系统,压缩度提高了一倍。(2)求得相位不匹配情况下Fokker-Planck方程的一个新的解析解,并将结果应用于以LiNbo3晶体作为QPM参放晶体的装置中,得出损耗系数κ对压缩态特性的影响。当κ=0时,Langevin方程和Fokker-Planck方程对求解简并光学参量放大和非简并光学参量放大的量子特性均适用,但当κ≠0时,只能采用Fokker-Planck方程。由于准相位匹配的性质决定了阈值处的压缩稍逊于相位匹配时的。当损耗很小时,接近于理想压缩。当损耗很大时,接近于真空起伏。随着损耗逐步增加压缩呈减小的趋势。(3)将一个在P表象中的非线性简并参量放大Fokker-Planck方程转换为一个含时线性驱动的Fokker-Planck方程并求其解,在阈值以下或阈值附近,含时驱动Fokker-Planck方程的解与线性理论或阈值附近的微扰理论预言的基本相符。但在阈值以上,解的短时行为也与线性近似解相近。但当τ增大后的长时行为压缩度为1/2完全区别于线性理论的结果。这些特点提供了获得最大压缩最大参量输出选择参数的依据。(4)给出了考虑泵浦吃空后的简并参量放大系统的Fokker-Planck方程的一个通解,若略去与η(损耗与增益之比)成正

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 前言
  • 第一章 参量下转换的简介
  • 1.1 定义及分类
  • 1.2 参量下转换理论
  • 1.2.1 参量放大
  • 1.2.2 参量振荡
  • 1.2.3 色散与调谐
  • 1.2.4 Kuwait实验
  • 1.2.5 P表象与正P表象
  • 1.3 参量下转换的应用
  • 1.3.1 压缩态
  • 1.3.2 纠缠态
  • 第二章 由非简并光学参量放大系统获得压缩态光所满足的Fokker-Planck方程及其解
  • 2.1 非简并参量下转换的Fokker-Pianck方程
  • 2.2 简并参量下转换系统的Fokker-Planck方程的求解
  • 2.3 非简并参量下转换系统的量子起伏
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 位相不匹配情形Fokker-Planck方程的解及其在准位相匹配参量放大中的应用
  • 3.1 位相不匹配情况下的Fokker-Planck方程的解
  • 3.2 参量下转换中Langevin方程与Fokker-Planck方程的关系
  • 3.3 将位相不匹配的Fokker-Planck方程的解应用到QPM技术上
  • 3.4 数值计算结果与分析
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 含时的线性驱动简并参量放大系统的量子起伏
  • 4.1 非线性简并参量放大与含时的线性驱动简并参量放大Fokker-Planck方程
  • 4.2 含时的线性驱动Fokker-Planck方程的解
  • 4.3 含时的线性驱动简并参量放大Fokker-Planck方程的解
  • 4.4 简并参量放大系统的量子起伏计算
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 非线性简并光学参量放大系统的量子起伏
  • 5.1 P表象中非线性简并参量放大Fokker-Planck方程的通解
  • 5.2 线性近似解
  • 5.3 非线性项修正
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 关于非简并参量放大中EPR佯谬的极限问题的研究
  • 6.1 理论分析
  • 6.2 数值计算
  • 6.3 本章小结
  • 第七章 含时线性驱动的非简并参量放大系统的解及其在实现EPR佯谬中的应用
  • 7.1 含时的线性驱动非简并参量放大Fokker-Planck方程及其解
  • 7.2 在实现EPR佯谬中的应用
  • 7.3 数值计算
  • 第八章 光学ABCD定量的普适性、物理意义和它的应用
  • 8.1 经典力学中类ABCD定理的传输关系
  • 8.2 空间光线的传输定理
  • 8.2.1 点程函
  • 8.2.2 A~D用角特征程函的导数表示
  • 8.3 Collins衍射积分公式
  • 8.4 当光学系统有球差与慧差时Gauss光束的传播
  • 8.4.1 Gauss光束传输的解析理论
  • 8.4.2 仅含球差情况时的衍射积分的数值计算
  • 8.5 本章小结
  • 第九章 推广的光学ABCD定理以及衍射积分的计算
  • 9.1 光线传输的解析理论
  • 9.2 数值计算和衍射积分的分析
  • 9.3 本章小结
  • 第十章 结论与展望
  • 参考文献
  • 作者在攻读博士学位期间公开发表的论文
  • 作者在攻读博士学位期间所参与的项目
  • 致谢
  • 博硕士学位论文同意发表声明
  • 发表意见书
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