1.3μm波段压缩光制备及光纤传输的实验研究

摘要

随着现代科学技术的迅猛发展，对光学信息处理和光学精密测量中灵敏度的要求也越来越高，光场的散粒噪声已经对信号处理和测量带来了严重制约，阻碍着我们在更深层次上去认识客观世界。同时随着信号光功率的减小，散粒噪声所占入射光的比重相应的增加，从而使超微弱信号测量及信噪比的提高受到限制。
　　 自压缩态光场在实验上获得以来，人类第一次获得了低于散粒噪声极限的低噪声光场。由于具有传统光场所无法具有的量子特性，它的研究和应用便受到广泛关注。为了促进压缩光量子信息的实际应用，存在着对压缩态光场进行远距离传输的要求。光纤是一种理想的传输介质，因此，在实验上基于光纤低损耗窗口通信波段（1.3μm，1.5μm）的非经典光场的研究便得到展开。之前，由于1.5μm波段光在光纤中的传输损耗最小，因此，关于通信波段压缩光的研究主要集中在1.5μm波段附近。而对于光纤的另一个窗口——1.3μm波段的压缩光制备的研究工作较少。而与1.5μm波段光相比，1.3μm波段光在光纤中具有色散更小的优势。因此我们实验上开展了1.3μm波段的压缩光制备，以及通过在频域和时域的测量结果初步分析了光纤传输对压缩光的影响，为构建实用化的量子网络及拓宽压缩光的应用范围奠定了基础。
　　 本论文完成的主要工作有:
　　 (1)利用自制的全固态内腔倍频单频Nd:YVO4/LBO激光器为泵浦源，泵浦基于Ⅰ类准相位匹配的PPKTP晶体的光学参量振荡腔(OPO)，当OPO腔运转于阈值以下时，获得1.3μm波段压缩真空态，实测压缩噪声较散粒噪声极限低6.1dB±0.1dB。
　　 (2)将光学参量振荡腔(OPO)输出的压缩光与本底振荡光分别通过透镜组合间接耦合方式耦合进光纤。用平衡零拍探测法分别测量了光纤前后的压缩光的噪声特性。压缩态光场在光纤中传输距离为100m，本底光传输距离为3m。然后初步讨论了光纤传输过程对压缩光量子特性的影响，并利用量子层析方法重构压缩光的Wigner函数，分析了光纤前后Wigner函数的变化情况。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 压缩态光场

1．2．1 压缩态光场描述及分类

1．2．2 压缩态光场的研究进展

1．3 本文的主要工作

第二章 1．3μm压缩真空态光场制备的理论和实验研究

2．1 Ⅰ类简并光学参量振荡腔(OPO)的理论分析

2．2 真空压缩态产生的实验装置

2．2．1 压缩态光场的探测

2．2．2 锁定系统

2．3 实验光路及调节方法

2．3．1 实验装置及过程

2．3．2 实验光路的调节方法

2．4 实验结果

2．5 本章小结

第三章 压缩态光场在光纤介质中的传输特性

3．1 光纤耦合

3．1．1 光纤的基本介绍

3．1．2 光纤耦合技术

3．2 量子态的重构

3．2．1 量子态的Wigner函数

3．3．2 量子层析术

3．4 实验过程

3．5 实验结果及数据分析

3．5．1 实验测量结果及Wigner函数的重构

3．5．2 实验结果讨论

3．6 本章小结

第四章 总结与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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