弱泵浦光学参量振荡中光子的量子统计性质

论文摘要

窄带宽非经典态是量子信息过程的重要资源,可以广泛应用于量子密钥、量子隐形传态、量子计算、鬼成像等领域。自发参量下转换过程可以制备包括纠缠态和单光子态在内的多种量子态光源,但通常情况下由于所得到的非经典态带宽远大于原子自然线宽,无法实现“光子-原子”网络接口,所以迫切需要改进方案以制备窄带宽、高亮度、高纯度的各种量子资源。利用远低于阈值的光学参量振荡过程能得到与光学参量振荡腔线宽相同的窄带宽单光子。此外,这类窄带宽单光子二阶相干度远高于经典热光源的二阶相干度,具有强聚束效应。相比反聚束效应而言,强聚束效应存在于一些多光子态如双光子相干态中,它们有望用于量子计量、量子存储等方面。鉴于上述问题,本文的工作主要包括以下四个方面：1、理论上用半经典方法求解了弱泵浦（远低于阈值）光学参量振荡输出多模场的二阶关联函数,并分析了弱压缩相干态的若干性质以及考虑探测损耗后弱压缩场的光子统计性质。2、优化了倍频系统与光学参量振荡系统.3、用HBT方案测量了远低于阈值的光学参量振荡输出双光子态的二阶相干度随延迟时间的变化。实验结果与理论分析一致。4、在现有实验系统的基础上提出了制备窄带宽单光子态、减光子压缩真空态

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 第二章 弱泵浦光学参量振荡
• 2.1 参量振荡原理
• 2.1.1 自发参量光子
• 2.1.2 频率调谐——准相位匹配技术
• 2.1.3 光学参量放大
• 2.1.4 非线性晶体PPKTP
• 2.2 弱泵浦光学振荡光场
• 2.2.1 弱泵浦简并光学参量振荡输出多模光场
• 2.2.2 多模光学参量振荡场关联函数
• 2.3 弱压缩真空场性质
• 2.3.1 压缩态光场简介
• 2.3.2 弱压缩相干态
• 2.3.3 弱压缩真空场的光子统计性质
• 2.3.3.1 二阶相干度与Mandal-Q参数
• 2.3.3.2 探测效率对统计性质的影响
• 2.4 小结
• 第三章 基于弱泵浦参量振荡的窄带宽非经典光源的制备
• 3.1 基于弱泵浦OPO窄带宽单光子源的制备
• 3.1.1 弱泵浦OPO获得窄带宽单光子源的意义与研究现状
• 3.1.2 实验装置及步骤
• 3.1.3 实验难点及解决方法
• 3.1.3.1 滤波
• 3.1.3.2 双光子分离
• 3.1.3.3 共振问题
• 3.1.4 单光子源的制备
• 3.2 减光子压缩真空态的实验构想
• 3.2.1 制备加减光子态的意义及原理
• 3.2.2 减光子压缩真空态的实验方案
• 3.3 小结
• 第四章 实验进展
• 4.1 倍频过程
• 4.2 光学参量振荡系统
• 4.3 测量装置
• 4.3.1 单光子探测器
• 4.3.2 HBT原理介绍
• 4.4 实验结果
• 4.5 小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的研究成果
• 致谢
• 个人简况及联系方式