时域脉冲平衡零拍测量中的模式匹配

【摘要】： 从1905年爱因斯坦为解释光电效应而提出光子的概念算起,量子光学已经走过了一个多世纪的历程。随着量子光学理论的不断深入及实验手段的迅速革新,量子信息已经在分离变量和连续变量领域都取得了许多重要进展。平衡零拍测量技术是量子光学中测量各种量子噪声及态函数的重要技术,然而理论计算表明,平衡零拍测量装置的探测效率会严重制约被测量子态特征图样的可见度。这其中,在分束器上耦合的信号光与本底光之间的模式匹配是制约探测效率的重要因素之一。另一方面,作为一种非经典态,单光子Fock态是实现量子保密通讯的关键,在完全随机数产生、弱吸收的测量、量子计算、量子编码、量子隐形传态等众多领域也都有重要应用。为此本文选取连续变量的单光子态作为研究对象,重点探讨其平衡零拍探测中的模式匹配问题。 本文主要内容安排如下：第一章为引言,作者结合当前的国际研究进展详细阐述了非经典态连续变量BHD中模式匹配研究的重要意义、研究目的及研究方法；第二章详细讨论了BHD技术原理并分析了模式匹配对BHD测量结果的影响,在此基础上还介绍了我们制作的带宽为1MHz的时域脉冲BHD装置；第三章从平衡零拍探测中信号光的产生过程这一源头出发,利用经典的三波耦合方程探讨了群速度色散对SPDC的影响,解决了晶体厚度的选取问题,并在此基础上分析了飞秒脉冲泵浦的Ⅱ类共线SPDC光场的光谱特性；第四章介绍了可以有效增强SPDC转换效率的同步泵浦光学参量振荡腔技术,同时给出了我们的设计,并就腔的锁定进行了详细说明。