级联倍频过程中多色多组份纠缠的理论研究

摘要

量子光学是20世纪初期兴起的最具有活力的新学科,给物理学的发展带来了巨大的变革,它是场的量子论和光学的结合,以量子力学的计算方法为基础,讨论物质的性质,光的性质。激光以其高相干性,高亮度性,高单色性登场,深刻的促进了量子光学的发展。然而现在的激光器所产生的激光的波长是有限的,为了拓宽波长段,人们发展了二次谐波过程和参量下转换过程。在量子光学中占比较重要位置的压缩态光场、纠缠态在实际中有着很广泛的应用,如引力波探测,精密测量,量子通讯,量子计算机等,同时也促进了其它学科如量子信息学的发展。故而压缩态和纠缠态吸引了很多人的关注,理论和实验上产生压缩、纠缠的方案也越来越多。然而,倍频过程(SHG)相对其它方案而言,实验装置简单和成熟。
　　本文首先介绍了压缩、纠缠的概念、进展和应用前景,还简单介绍EPR纠缠态,而后介绍了文章的主要理论工作:通过串联级联倍频过程,实现了第一个倍频腔的反射基频场、第二个倍频腔的反射二次谐波场和第二个倍频腔的四次谐波场的振幅压缩、位相反压缩,还有利用The positivity under partial transposition(PPT)判据判定了多色多组份光束之间存在纠缠,具有不可分性;另外,通过并联级联过程实现了第一个倍频腔的二次谐波透射场、第二个倍频腔的基频反射场和第二个倍频腔的二次谐波出射场的振幅压缩,且通过 PPT判据判定了双色三组份光束之间也存在纠缠,具有不可分性。文章最后介绍了我们倍频实验的相关内容,如晶体和腔型的选择、激光腰斑的测量、腔腰斑的选择、模式匹配和倍频效率等,并对本文的主要内容作了总结和对今后利用NOPO过程产生纠缠态作了展望。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 相干态光场

1.3 压缩态光场

1.3.1正交压缩态

1.3.2 强度差压缩态

1.3.3 光子数压缩态

1.4纠缠态光场

第二章 产生多色多组份纠缠的理论方案

2.1 引言

2.2 串联级联倍频腔模型

2.2.1 理论模型

2.2.2 理论计算

2.2.3压缩及纠缠特性分析

2.3 并联级联倍频腔模型

2.3.1理论模型

2.3.2理论计算

2.3.3 压缩及纠缠特性分析

第三章 倍频实验

3.1 光学二次谐波

3.2晶体及腔型的选择

3.2.1晶体的选择

3.2.2腔型的选择

3.3 高斯光束腰斑的测量

3.3.1 斩光器法

3.3.2 刀片法

3.4 腔本征腰斑选择及模式匹配

3.4.1 腔本征腰斑选择

3.4.2 模式匹配

3.5 倍频实验结果

第四章 总结和展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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