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《天津大学》 2009年
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基于光纤的通讯波段宣布式单光子源

杨磊  
【摘要】: 理想的单光子源是指任意时刻都可以发射且只发射一个光子的光源。单光子源不仅是研究光量子本性的重要资源,也是实现量子信息处理和高精度测量的必要工具。本文利用光纤中的自发四波混频参量过程产生的关联光子对,获得了通讯波段的宣布式单光子。由于光纤纯净的波导模式,低的传输损耗以及高的耦合效率,有利于提高单光子的宣布效率和模式纯净度。 高质量的关联光子对是产生单光子的前提条件。首先利用色散位移光纤(Dispersion-shifted Fiber, DSF)中的自发四波混频通过两种典型实验装置产生了通讯波段的关联光子—一种是采用脉冲光泵浦由光纤构成的Sagnac光纤环;另一种是采用脉冲光直接泵浦一段光纤,并指出了不同装置的优缺点。实验研究了DSF产生的关联光子对频谱特性,结果表明信号和闲置光子之间存在着关联特性,因此需要在信号(闲置)通道中加入窄带滤波器才能获取纯态的单光子。接下来,从纯度、亮度和相干性三个方面对关联光子的特性进行了描述,采用Hong-Ou-Mandel干涉仪演示了独立热场之间的四阶干涉,实验结果接近单模热场四阶干涉理论极限,说明DSF产生的光子是具有单一的空间和时间模式。最后,对高非线性光纤中产生光子对的实验进行了探索。 在以上工作的基础之上,实验演示了基于DSF的通讯波段宣布式单光子源,产生了单模单光子,并从二阶相关函数、宣布效率和光子对产生率三方面对单光子源进行了描述;而后进一步分析了光子对滤波器带宽、噪声光子和温度对于单光子源影响。同时,首次完成了由DSF产生的宣布式单模单光子态和单模热态之间的Hong-Ou-Mandel四阶量子干涉实验,得到了远大于经典极限的82±11%的可见度,显示了这种非经典光源在量子信息处理中的潜在应用。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O431.2

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【引证文献】
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1 李璐;基于雪崩二极管的通讯波段单光子探测器技术研究[D];天津大学;2010年
【参考文献】
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【共引文献】
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【二级引证文献】
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