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《山西大学》 2017年
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压缩态光场的双色本振光探测及应用

李卫  
【摘要】:非线性光学是量子光学的一个重要分支,主要研究介质在强相干光作用下产生的非线性效应。非线性光学不仅突破了传统光学中线性叠加原理和独立传播原理的限制,而且揭示出光场在介质中的位相关联和能量转换。近年来,随着激光技术的日益成熟,诸如倍频、和频、差频和受激散射等非线性效应都取得了快速的发展。尤其是基于光学非线性效应产生的压缩态光场,更是受到了人们的广泛关注,并成功地在不同的物理系统中实现了压缩态的制备。同时,压缩态光场也被广泛的应用于光学精密测量、量子态工程、量子存储、量子通信和量子计算等各个领域。本文主要介绍了基于PPKTP晶体搭建光学参量放大器的一系列工作:利用三个声光调制器产生了一束双频激光,并将其作为本振光验证了压缩真空态两对对称边带之间的EPR关联;利用双色本振光和压缩真空态提高了低频信号测量的信噪比;将双频激光作为光学参量放大器的信号光,实现了真空态、相干态、压缩真空态、振幅压缩态和位相压缩态的重构;将两束单模压缩光在50/50分束镜耦合产生纠缠光,并将其应用于相干态的部分隐形传输实验中。将PPKTP晶体的前端面作为输入耦合镜,搭建了半整体光学参量放大器,并利用反射的泵浦场将腔长锁定后,得到了压缩真空态光场。利用三个声光调制器产生了一束频率分别为基频光两侧对称边带的双频激光,并将其作为本振光实现压缩真空态的探测,进而验证了压缩真空态两对对称边带之间的EPR关联特性。用双色本振光实现压缩真空态的平衡零拍探测,并通过改变双色本振光的功率比,寻找最优化的增益因子,进而获得最大的条件压缩。在辅助光光路中引入低频相位调制,与压缩真空态在98/2分束镜耦合后,进入平衡零拍探测系统,进而提高了低频信号测量的信噪比。分别将单边带和双边带作为光学参量放大器的信号光,并用一束基频本振光对其进行测量,进而用光学零拍层析的方法重构了真空态、相干态、压缩真空态、振幅压缩态和位相压缩态的Wigner函数。将两束单模压缩光在50/50分束镜耦合后得到纠缠光,并将其应用于相干态的部分隐形传输实验中。通过控制联合Bell态测量过程中被破坏的信息量,从而用低于3dB的纠缠源实现了保真度对于不可克隆极限2/3的突破,得到了最大的保真度为0.9。
【学位授予单位】:山西大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O431.2;O437

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