四波混频

摘要： 光既可以携带自旋角动量,也可以携带轨道角动量。自1992年由Allen等提出光学轨道角动量的基本概念以来,光学轨道角动量已吸引了越来越多学者的研究兴趣。光学轨道角动量具有无限带宽以及不同模式相互正交等特点,这使得通过光学轨道角动量来传递信息变成一项十分有前景的技术。在概述光学轨道角动量基本概念的基础上,重点综述了在连续变量系统中利用四波混频过程制备光学轨道角动量复用的纠缠源,包括13对复用的连续变量纠缠确定性产生、9组光学轨道角动量复用的三组份纠缠的制备、基于66个光学轨道角动量模式的大规模量子网络的实现,以及光学轨道角动量复用纠缠源的最新应用,包括利用光学轨道角动量复用的连续变量纠缠实现9通道全光量子隐形传态以及光学轨道角动量复用型量子密集编码。

摘要： 针对基于波分复用技术的多通道射频光传输模块的通道间隔较小时,因四波混频效应产生的带宽内杂散信号和高低温下波长漂移导致通道增益波动大的问题,基于四波混频原理和光发射机波长调谐原理,设计了多通道射频光传输模块增益波动和带内杂散解决方案,采用波长组合的优化算法计算出满足要求的一组波长值,通过温度调谐光发射机波长,并使用一种基于调谐波长的调试系统进行了实验验证。实验结果表明:该方案可以将杂散信号调试到工作带宽之外,且同通道、同频点的全温增益变化小于2 d B。

摘要： 双模纠缠态是量子信息领域一种重要的量子资源,本文基于四波混频过程从理论上提出了对双模纠缠态的单个模式(单模放大方案)和对双模纠缠态的两个模式(双模放大方案)的放大.利用光学分束器模型来模拟在光学传输过程中损耗引入的真空场噪声,利用部分转置正定判据分析了两种不同的放大方案中四波混频过程的增益对初始双模纠缠态的纠缠程度的影响.结果表明,在特定的损耗情况下,两个方案中初始双模纠缠态的纠缠度都随增益的增大而减小,直至消失,且双模放大方案中初始双模纠缠态纠缠消失得比单模放大方案中更快.本文的理论结果为实验上实现基于四波混频过程的双模纠缠态的放大奠定了理论基础.

摘要： 近年来,量子纠缠在量子通信、量子计算等方面得到广泛的应用,因此制备高性能多样化的集成量子多组份纠缠源具有重要的研究意义。利用可调谐激光器泵浦氮化硅微环谐振腔,在三阶非线性效应的作用下谐振腔内会发生四波混频现象,产生信号光和闲置光。基于信号光和闲置光之间是否存在纠缠的纠缠判据,计算出各组份信号光与闲置光之间的纠缠度。结果显示微环谐振腔可以产生八对双组份连续变量量子纠缠态。该纠缠源系统具有体积小、功耗低、易于集成的优势,在集成光量子芯片领域中具有较重要的研究价值。

摘要： 针对空间激光通信网络接入节点多路激光链路传输需求,基于高非线性光纤中四波混频参量效应,并结合色散控制,开展全光合路处理技术研究。采用VPI 10.0模拟平台构建了时间透镜全光合路系统,验证了4路速率为10 Gbps的差分相移键控DPSK(Differential Phase Shift Keying)信号光以及通断键控调制OOK(On-Off Keying)和DPSK混合制式信号光的全光合路可行性,并对全光合路技术实现中色散、光功率等关键参数对系统性能的影响进行了分析,为实际系统的设计和应用提供数据支撑。所提出的全光合路技术具有数据处理带宽大、通信制式兼容且系统复杂度低等优点,可有效降低空间激光通信网络的资源需求与载荷成本,为下一代空间激光骨干网的发展与全面应用提供有效技术支撑。

摘要： 簇态是量子计算和量子信息处理的重要资源,因其具有独特的纠缠性质和丰富的结构而受到广泛的关注.本文从理论上提出一种基于级联四波混频过程产生四模纠缠态的方案,利用部分转置正定判据和本征模分解研究其内部纠缠特性.此外,通过调控平衡零拍探测的相对相位和后处理噪声信号,将输出的纠缠态重构优化,最终生成三种不同结构的四模簇态.该方法可以有效地减少在有限的压缩条件下产生簇态而引入的额外噪声.本文理论结果为基于原子系综四波混频过程产生可扩展的连续变量簇态提供可靠方案.

摘要： 多模量子关联与纠缠在基础科学研究以及量子信息处理、量子通信等领域有着重要作用.本文基于热铷原子系综中的四波混频过程,通过构建具有空间结构的锥形泵浦光和锥形探针光,在实验上产生具有量子关联的锥形探针光和锥形共轭光,并测量到量子关联光束之间的强度差压缩约–2.6dB.通过改变单光子失谐、双光子失谐、泵浦光功率和铷原子池温度等实验参数,研究量子关联光束之间的强度差噪声随实验参数的变化关系.除此之外,通过“整体衰减法”和“局部切割法”对量子关联光束进行不同方式的处理,不仅实验测量了量子关联随透射率的变化关系,而且深入研究了量子关联的多模特性.本文的实验结果在量子信息处理以及量子通信领域有着潜在的应用价值.

摘要： 提出了一种基于双向正交泵浦半导体光放大器(SOA)的相位保持幅度再生方案,实验分析了泵浦、信号及其端面反射场之间的多重四波混频(FWM)转换过程,探索了同向场作用下的共轭光再生能力.测量了注入不同信号光功率、信号质量情况下获得的幅度噪声压缩效果以及相位输出特性,印证双向正交泵浦SOA再生器的相位保持幅度再生功能,通过实验测量得到2.2 dB的幅度噪声压缩结果.进一步通过仿真分析系统,探讨了多进制数字相位调制(MPSK)信号的工作特性,表明该再生器可在相同工作参数下支持高阶信号的再生需求.

摘要： 在一个具有隧穿感应量子干涉的非对称双量子阱中,设计一种可操控的空间涡旋四波混频方案.通过调谐探测场的失谐和耦合场及涡旋场的Rabi频率,可有效控制涡旋四波混频的螺旋位相和强度分布,并利用色散关系解释数值结果.

摘要： 基于铯原子菱形能级6S_(1/2)(F=4)→6P_(5/2)(F’=5)→6D(F’’=6)→7P_(3/2)(F’=5)→6S_(1/2)(F=4)系统,在波长为852 nm(6S_(1/2)→6P_(3/2))和917 nm(6P_(5/2)→6D)两红外抽运激光共同激励下,通过四波混频过程频率上转换产生了波长为455 nm(7P_(3/2)→6S_(1/2))的相干、准直蓝光.实验上详细研究了抽运光偏振组合、功率、铯原子气室温度对蓝光强度的影响.在此基础上,通过增加了一束波长为894 nm(6S_(1/2)(F=3)→6P_(5/2)(F’=3,4))的反抽运激光,将更多的原子抽运回基态6S_(1/2)(F=4)超精细能级,显著增加了相干蓝光功率的输出,在水下自由空间光通信领域等有一定的应用价值.

摘要： 艾里光是一种特殊的光束,具有自愈合、无衍射、自加速等性质.本文基于热原子中的受激拉曼增益效应,在实验上利用四波混频产生了孪生艾里光束.艾里光束作为探测光在四波混频过程中被放大,在满足相位匹配条件的同时产生共轭艾里光束,验证了被放大的探测光和产生的共轭光均保持了艾里光束的自愈性质.这个结果能够应用在诸如量子成像以及量子信息等许多领域中.

摘要： 本文建立了高功率光纤放大器中多重四波混频效应计算模型.考虑到种子光不同的光谱特性,由窄线宽布拉格光纤光栅构成的多纵模谐振腔种子源和分布式反馈(DFB)单频光纤激光器经高速相位调制展宽得到的种子源被分开处理.通过将时域过程(相位调制和幅度波动等)快速傅里叶变换(FFT),本文建立了频域离散的四波混频模型.计算结果表明四波混频对于高功率连续激光器的光谱展宽起着决定性作用.种子源线宽本身对于展宽倍数无任何影响,但种子源光谱精细结构对于展宽倍数有着很大影响.具体来说,多纵模谐振腔种子源光谱在放大过程中有极大展宽,在激光功率100W时展宽倍数达到2倍,在1000W时展宽倍数达到15倍;然而单频相位调制种子源在放大过程中基本无展宽.但单频种子源存在功率波动时,四波混频过程可能导致一定的光谱展宽.本文通过实验室搭建的1kW光纤放大器验证了上述理论模型.

摘要： 该文利用高非线性光纤的非简并四波混频效应实现高速全光逻辑异或门。由于非简并四波混频过程中输出和输入光信号的复振幅是线性关系,因此,产生的闲频光携带了两束载波抑制归零差分相移键控调制格式的信号光的全光逻辑异或信息。通过数值模拟仿真,实现了100Gbit/s的全光逻辑异或门,并分析了信号光功率和探测光波长对全光逻辑异或门性能的影响。

摘要： 本文将两路时钟信号作为泵浦光，与连续探测光一同耦合进高非线性光纤中，四波混频产生的两路闲频光作为整形后的时钟信号，并通过控制两路时钟信号之间的相对时间延迟来减小光纤四波混频干扰。研究了整形前时钟信号占空比的变化与整形后时钟质量的关系以及最佳占空比下输入时钟信号和输出时钟信号的相对幅度抖动的关系，发现在占空比在由小到大变化的过程中，整形后时钟信号的质量总体上先变好后变坏;在最佳占空比0.14下，两路时钟信号的相对幅度抖动由原来的13.934 9％和13.958 6％下降到2.03％和2.12％，表明了该方案的可行性。

摘要： 本研究考查了光子晶体光纤中基于四波混频的全光波长变换的实现以及相应的变换效能。在一段C-L波段内具有平坦正色散特性的高非线性光子晶体光纤上，对基于四波混频效应的光波长变换进行了理论分析，根据相应原理进行了波长变换系统的软件仿真，并以此为依据设计实验装置进行了实验验证。实验得到的结果基本符合相应的理论计算和系统仿真，在中心波长分别为1540nm、1545nm以及1550nm的频带范围内分别得到了-17.381dB、-16.897dB、-17.787dB的转换效率，以及18nm、17nm以及13nm的3dB转换带宽。

摘要： 本文以非线性色散位移光子晶体光纤为非线性介质，实验研究了基于简并四波混频效应的全光波带转换。实验中以可调谐脉冲激光器为泵浦光源，以宽带光源的自发辐射谱为波带信号。采用环形器结合3dB环镜的实验装置，实现了信号光、泵浦光在光子晶体光纤中的往返传输，从而增加了非线性作用距离，仅用20米长的非线性色散位移光子晶体光纤实现了全光波带转换。该光子晶体光纤零色散点在1550nm附近，其非线性系数为-11(Wkm)-1.实验测得在波长1550nm附近，转换带宽为10hm,最高转换效率为-5dB。

摘要： 本文在4G商用的大背景下,对移动互联网背后的光纤网络技术发展作了的回顾,然后结合当前最新研究成果比如空心光纤、多模光纤、四波混频、塑料光纤等内容进行了介绍.塑料光纤或者叫聚合光纤(POFs)，已经存在了很多年了，它最主要被应用于短距离的数据通信链路。一个非常重要的观点驱动了塑料光纤技术的发展:与传统的玻璃光纤或者铜线相比，它在中短距离的高数据速率传输中开销更小。塑料光纤现在被认为是下一代先进光纤传感器最合适的选择。四波混频(FWM)是一个非常重要的非线性过程，它会对传输产生严重影响。早在1975年少模光纤中就已经开始对它进行了研究，最近对四波混频的研究主要集中在单模光纤。多模光纤用于早期光纤传输系统，但不久就在长距离应用中被单模光纤取代。然而，得益于其高数值孔径和大纤芯直径，多模光纤能够高效祸合光源、低成本接头和光纤连接器。多模光纤的这些优点即使在今天也依然显著，在短距离数据网络中它仍是很好的选择。

摘要： 窄线宽纠缠光子对的产生是量子信息处理领域非常热门的研究课题;超纠缠窄光子对，即同时存在多个自由度纠缠的光子对，由于其优秀的携带信息能力而被看作是量子通信系统非常好的物理载体。最近的实验工作证明，利用四波混频和慢光技术在冷原子系统中不但可以产生窄线宽纠缠光子对，而且可以产生时间-频率和偏振同时纠缠的超纠缠窄线宽光子对。这种超纠缠窄线宽光子对非常适合应用到长距离量子通信、分布式量子计算以及量子网络。

摘要： 全光波长变换是全光网中的一项关键技术。利用波长变换可以实现网络中的虚拟波长通道、减少网络中所需波长的数量、提高网络的灵活性和降低网络的阻塞率。在WDM系统中，需要多波长的波长变换。本文介绍了一种新型的多波长转换器，该器件利用阵列波导光栅环形激光源作为信号和多泵浦源，通过其四波混频实现了16个通道23.8nm范围的波长变换;仿真分析了多波长变换的转换效率、转换带宽和串扰等特性。为降低串扰影响，对信号分别进行了归零码差分位移键控调制和非归零码调制，仿真结果证明归零码差分位移键控调制能够很好地抑制串扰、提高系统性能。

摘要： 近期最热门的微波频带在30～300GHz的毫米波段位置，本文提出一个简易的升频系统架构，利用半导体光学放大器(SOA)非线性效应中的四波混频(Four-WaveMixing，FWM);去达到倍频的效应，我们载入射频讯号(Radio Frequency，RF)为7.5GHz可产生出二倍频、三倍频、甚至到四倍频，产生讯号可达15GHz、22.5GHz、30GHz以至毫米波段；而再利用光带通滤波器(Optical Band Pass Filter，OBPF)滤出毫米波段。本系统相较於传统的高频讯号产生系统更具简易性与较低成本。

摘要： 本发明提出一种简并六波混频信号产生装置及两组简并六波混频信号共生装置，所述简并六波混频信号产生装置包括设置于同一光路的激光器、第一线偏振片、矢量光产生装置、第二线偏振片、扩束镜、第一空间光滤光片、聚焦透镜、原子分子蒸汽吸收室和第二空间光滤光片。激光器输出激光束经矢量光产生装置生成偏振态在光束横截面呈特定规律分布的矢量光场，在经偏振片生成六束或十二束平行分布的同频同相位偏振光，滤除其中一束或两束后，剩余五束或十束同频同相位偏振光在原子分子蒸汽吸收室内基于五阶非线性效应产生单简并六波混频信号或双简并六波混频信号输出。本发明所述装置具有通用性强、结构简单、便于控制、设计合理、成本低易于推广等优点。

摘要： 本发明公开一种基于里德堡原子激发四波混频的太赫兹波产生方法及系统，包括：提供一原子气室，确定所述原子气室内的原子种类，使用微波源通过微波天线向所述原子气室发射微波；选择三个激光器，由两个激光器发射耦合光与辅助光，将所述控制光与辅助光分别进行频率控制与光斑整形后，经过合束器合束后通过第一二相色镜进入原子气室，形成耦合光与辅助光的光斑；通过激光器发射泵浦光，进行频率控制及光斑整形后通过第二二相色镜反射进入所述原子气室，形成泵浦光的光斑，在泵浦光的作用下，当耦合光、辅助光、微波频率与相应跃迁共振，且波矢量满足相位匹配条件，在微波传输方向上获得太赫兹波。本发明具有室温下工作、易小型化和低成本等优点。

摘要： 本发明公开了一种基于硫系玻璃光纤四波混频效应的毫米波生成系统及方法，激光器产生连续光载波信号输入到双电极马赫‑增德尔调制器，功分器将调制微波信号分为两路微波信号，一路输入到双电极马赫‑增德尔调制器的一个电极，另一路输入到移相器被移相180度后输入到双电极马赫‑增德尔调制器的另一个电极，双电极马赫‑增德尔调制器调制出两个边带的光波依次进行放大处理和滤波处理后输入到硫系玻璃光纤中，两个边带的光波发生四波混频效应产生梳状光波，梳状光波通过滤波处理后得到需要的两个光频分量输入到光衰减器中将光功率调整到0dBm后输入到光电探测器中拍频后输出高频毫米波；优点是降低调制微波信号源的频率和器件带宽要求，减少成本。

摘要： 本发明公开了一种属于光纤-无线(Radio-over-Fiber，缩写为ROF)通信技术中毫米波产生领域的基于光学四波混频效应的倍频毫米波产生简化装置。本发明利用光载波抑制调制、四波混频(FWM)效应和光滤波器原理，利用马赫曾德尔调制器(MZM)，将一个本地振荡信号(LO)与基带数据信号混频用于光信号的载波抑制调制，调制信号经功率放大后，再经过四波混频(FWM)单元在两个一阶边带两边分别形成一个新的混频边带。采用可调谐滤波器滤除原有的两个一阶边带，在光电检测端对两个新的混频边带进行拍频就可以形成六倍频的毫米波信号。本方案可降低使用的本振信号源的频率，降低混频器、光调制器的带宽要求，因此本发明方案在增加信号带宽，提高频谱利用率的基础上也节省了系统造价。

摘要： 本发明公开一种基于里德堡原子激发四波混频的太赫兹波产生方法及系统，包括：提供一原子气室，确定所述原子气室内的原子种类，使用微波源通过微波天线向所述原子气室发射微波；选择三个激光器，由两个激光器发射耦合光与辅助光，将所述控制光与辅助光分别进行频率控制与光斑整形后，经过合束器合束后通过第一二相色镜进入原子气室，形成耦合光与辅助光的光斑；通过激光器发射泵浦光，进行频率控制及光斑整形后通过第二二相色镜反射进入所述原子气室，形成泵浦光的光斑，在泵浦光的作用下，当耦合光、辅助光、微波频率与相应跃迁共振，且波矢量满足相位匹配条件，在微波传输方向上获得太赫兹波。本发明具有室温下工作、易小型化和低成本等优点。

摘要： 本发明公开了一种基于锥形硫系光纤四波混频的太赫兹波生成系统及方法，激光器产生连续光载波信号输入双平行马赫-增德尔调制器，功分器将调制微波信号分为两路微波信号，一路输入双平行马赫-增德尔调制器的一个子调制器射频端口，另一路输入移相器被移相90度后输入双平行马赫-增德尔调制器的另一个子调制器射频端口，双平行马赫-增德尔调制器调制出两个边带光波进行放大和滤波处理后输入锥形硫系玻璃光纤中发生四波混频效应产生梳状光波，梳状光波通过滤波处理后得到需要的两个光频分量输入到光衰减器中将光功率调整到0dBm后输入到太赫兹波探测器中拍频出12倍频太赫兹波；优点是降低调制微波信号源的频率和器件带宽要求，减少成本。

摘要： 本发明公开了一种基于硫系玻璃光纤四波混频效应的毫米波生成系统及方法，激光器产生连续光载波信号输入到双电极马赫-增德尔调制器，功分器将调制微波信号分为两路微波信号，一路输入到双电极马赫-增德尔调制器的一个电极，另一路输入到移相器被移相180度后输入到双电极马赫-增德尔调制器的另一个电极，双电极马赫-增德尔调制器调制出两个边带的光波依次进行放大处理和滤波处理后输入到硫系玻璃光纤中，两个边带的光波发生四波混频效应产生梳状光波，梳状光波通过滤波处理后得到需要的两个光频分量输入到光衰减器中将光功率调整到0dBm后输入到光电探测器中拍频后输出高频毫米波；优点是降低调制微波信号源的频率和器件带宽要求，减少成本。

摘要： 一种基于四波混频效应的三角波产生装置，包括：一第一激光源和一第二激光源；一光锁相环装置，其分别与第一激光源和第二激光源连接；一3dB光耦合器分别与第一激光源及第二激光源连接；一半导体光放大器或高非线性光纤与3dB光耦合器的输出端连接；一光滤波器与半导体光放大器连接；一第一偏振控制器与光滤波器连接；一可调谐光延迟线与3dB光耦合器连接；一第二偏振控制器与可调谐光延迟线连接；一偏振合束器与第一偏振控制器和第二偏振控制器连接；一光电探测器与偏振合束器连接，用于将光信号光电转换为电信号输出。本发明能够很巧妙地控制微波信号的相位，从而在时域上产生三角波波形。

摘要： 本发明公开了一种属于微波光子学技术领域中基于光学四波混频效应的太赫兹波产生装置及方法。本发明利用外部强度调制器的光载波抑制调制和非线性器件中的四波混频效应，将微波源信号经过电倍频后驱动强度调制器，形成只有两个一阶边带的载波抑制信号，再经过非线性器件形成两个新边带，接着由光滤波器滤除原有的一阶边带，只保留两个新边带，在光电检测器(PD)中对两个新边带拍频，能够产生六倍频的太赫兹波频率。本发明降低了微波调制信号频率和调制器带宽要求，减少了系统的成本，其产生装置结构简单，移植性好，产生的太赫兹波具有很高的稳定性。

摘要： 本发明公开了一种属于光纤－无线(Radio－over－Fiber，缩写为ROF)通信技术中毫米波产生领域的基于光学四波混频效应的倍频毫米波产生简化装置。本发明利用光载波抑制调制、四波混频(FWM)效应和光滤波器原理，利用马赫曾德尔调制器(MZM)，将一个本地振荡信号(LO)与基带数据信号混频用于光信号的载波抑制调制，调制信号经功率放大后，再经过四波混频(FWM)单元在两个一阶边带两边分别形成一个新的混频边带。采用可调谐滤波器滤除原有的两个一阶边带，在光电检测端对两个新的混频边带进行拍频就可以形成六倍频的毫米波信号。本方案可降低使用的本振信号源的频率，降低混频器、光调制器的带宽要求，因此本发明方案在增加信号带宽，提高频谱利用率的基础上也节省了系统造价。