基于微晶玻璃传导腔的频率链系统及调制器的射频阻抗匹配

摘要

腔量子电动力学（cavityquantumelectrodynamics，简称Cavity-QED）主要研究受限在微腔中量子化电磁场与原子的相互作用。利用激光冷却与俘获的方法所获得的光学微腔中的单原子既可以作为量子比特的存储单元，也可以通过外部光脉冲的激发经由受激拉曼跃迁过程产生传输量子比特的单光子，为分布式量子信息处理与交换提供作为演示的器件模型。通过腔QED，实验上可以获得原子-光子、光子-光子以及原子-原子之间的纠缠，这为分布式的量子信息处理与交换提供了演示平台。但是由于外界干扰的影响，如果不对微腔进行有效的操控，很难维持腔与原子之间的强耦合关系，因而也就不能对光与原子间的相互作用进行有效控制和研究。实验上必须建立起一套稳定的系统对微腔进行操控。
　　 我们的目的是要建立一套基于声光，电光器件控制和Transfer Cavity控制的频率链，实现微光学腔共振频率的有效控制，作为观测原子-原子之间相互作用量子行为的有力工具。在系统搭建的过程中我们遇到了传导腔温度漂移和电光调制器阻抗匹配等技术问题。本文介绍了我们的频率链系统的建立并详细论述了如何解决以上的技术问题。
　　 文章的主要脉络如下:第一章简要介绍腔QED实验的背景和频率链的由来，并提出了频率链系统搭建过程中遇到的两个问题:传导腔温度漂移和电光调制器射频系统阻抗匹配。第二章最先叙述了正在搭建的频率链原理，结构，部件参数;然后采用了微晶玻璃材料作为腔体去解决传导腔温度漂移问题;最后对频率链系统环路的锁定效果做出了讨论。第三章分析和解决了电光调制器工作在射频段时遇到的问题——射频能量反射（阻抗失配）;在以往处理此类方法的基础上运用射频理论提出在Labview开发环境中用Smith图处理此问题。结果证明，此方法简单快速有效，能取得很好的射频阻抗匹配效果。最后是对全文的总结。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 腔QED实验及频率链系统简介

1．2 用于腔QED实验的频率链系统存在的主要问题

1．3 论文安排

第二章 频率链系统搭建

2．1 频率链方案概述

2．2 频率链系统的主要部件

2．2．1 光学微腔

2．2．2 探测光激光器

2．2．3 锁定光激光器

2．2．4 微晶玻璃传导腔

2．3 频率链各环路锁定及初步实验结果

2．3．1 探测光激光器相对于传导腔的锁定

2．3．2 传导腔纵模相对于铯原子跃迁线的锁定

2．3．3 锁定光激光器相对于另一个传导腔纵模的锁定

2．4 本章小结与展望

第三章 电光调制器的射频阻抗匹配

3．1 电光调制器在腔QED实验频率链系统中的重要地位

3．2 阻抗匹配对电光调制器高频调制的意义

3．3 电光调制器射频阻抗匹配的理论和技术

3．3．1 电光调制器射频阻抗匹配网络的常规电路

3．3．2 Smith圆图简介

3．3．3 基于Smith圆图所设计的电光调制器射频阻抗匹配方法

3．3．4 在Labview环境下编写的阻抗匹配算法程序

3．3．5 射频电路的装调

3．4 电光调制器的射频阻抗匹配结果

3．5 本章小结

第四章 总结

参考文献

攻读硕士期间完成的论文

致谢

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