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《南京大学》 2012年
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飞秒激光微加工钽酸锂波导及其特性的研究

穆诗尧  
【摘要】:量子芯片是近年来量子信息学科领域的一个重大突破,它标志着量子信息技术进入了一个崭新的发展时期。以光子为信息载体的量子芯片能够在一块光学芯片上实现一个或者多个量子逻辑运算功能,使得这种集成化量子信息处理具有稳定、体积小、可升级等独特优势,这必将推进量子信息科学的实用化进程。本论文就是以量子芯片为研究目标,寻求实现量子集成的新途径。论文基于钽酸锂光学超晶格晶体,利用飞秒激光微加工技术制备波导及基于波导的线性光学元件,从而实现基于光学超晶格波导的量子集成光路,向着有源集成量子芯片的目标迈进。另外,论文还涉及飞秒泵浦下超晶格中新型非线性光学现象和磁等离激元材料中的量子特性研究,取得的研究结果如下: 1.自主搭建了飞秒激光微加工系统,该系统可以工作集自动控制、刻写、观察为一体,采用了应用气浮技术的高精度马达,这使得刻写精度可以达到200nm。 2.分析了刻写光源的各项参数,如脉冲能量、重复频率等因素对波导刻写质量的影响,阐述了不同类型直条波导的制备手段,制备了两类钽酸锂波导并评估了刻写质量,探索了最佳刻写参数。利用80MHz、脉宽为147飞秒的800nm光源,对于Ⅰ类波导刻写,脉冲能量6.5nJ、刻写速度0.1mm/s左右为一组较理想的参数,而对于Ⅱ类双线波导,采用9.5nJ脉冲能量15微米间隔,以及11.3nJ脉冲能量13微米间隔是较好的,以上参数均能保证单模传输。 3.利用飞秒激光刻写制备了基于钽酸锂波导的定向耦合器并测量了分束比,这为下一步的量子芯片制作打下了基础,并对量子芯片其他线性元件进行了设计与应用展望。 4.观察了飞秒激光在不同结构的二维极化钽酸锂超晶格中诱导的切伦科夫辐射与准白光产生现象。 5.搭建了基于光纤的双光子干涉(Hong-Ou-Mandel)实验,并验证了二维等离激元材料对光的量子性质的传递与保持。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN249;TN814

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