利用PPKTP晶体产生压缩光及其相关技术

摘要

近几十年来，世界各国的科学家为制备非经典光场做出了不懈努力。诸多实验和理论研究证明光学参量过程是产生压缩态的最佳方法之一。准相位匹配技术通过使用了周期极化的非线性晶体，能够使得非线性晶体最大非线性系数发挥到极致，并且能够克服双折射效应引起的在相位匹配时的晶体走离效应，避免了相位匹配时对高温度的要求和匹配角度受限制等缺点，同时可以在非线性晶体的所有长度内都可以实现有效的参量相互作用。大大提高了光学参量过程的转换效率和可用于参量过程的频谱范围。基于这些优点，越来越多的科学家开始利用准相位匹配技术开展连续变量量子通信方面的研究工作。
　　周期性的极化的非线性晶体能够得到有效的参量放大和缩小，也能够产生高压缩度的压缩态光场。本文的主要工作就是利用了采用准相位匹配技术的周期性极化磷酸氧钛钾晶体(PPKTP)产生正交压缩光及其相关的谐振腔锁定技术。对简并光学参量放大谐振腔产生压缩态光场的经典和量子特性进行了分析，制作了紧凑的谐振腔伺服锁定装置。通过含有PPKTP晶体的两个光学参量振荡腔在实验上产生压缩态的光场。
　　主要的工作有以下两点:
　　一:在实验中设计安装了两个腔参数近似相同的简并光学参量放大器(DOPA)，在对其中每一个腔经过腔的模式匹配、干涉可见度的调节、增益的调节，产生了正交压缩态光场。分别测得了两个腔的压缩度，在实测到压缩度分别为3.5dB和3.2dB。为下一步利用两个压缩腔产生EPR纠缠态光场奠定了基础。
　　二:对锁腔系统进行了优化，利用压控振荡器(VCO)作为信号源用于频率锁定。通过VC0对输出频率的调节，实现了对混频的两路信号的相对相位差的控制。装置封装在屏蔽的盒子里，结构紧凑，产生的背景辐射很小，这降低了高频信号源对外界的辐射噪声，减小了对周围仪器包括锁腔系统的干扰。在实验中得到了稳定的鉴频曲线，系统结构紧凑，有较强的抗干扰能力。在实验中使用良好，保证了实验的顺利进行。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 非经典光场

1．2．1 散粒噪声极限

1．2．2 压缩态光场

1．2．3 正交压缩态

1．2．4 光子数压缩态

1．2．5 强度差压缩态

1．3 压缩光制备国内外发展动态

1．4 本文的主要工作

第二章 光学参量振荡器及其非经典特性研究

2．1 引言

2．2 DOPA腔的理论模型

2．3 DOPA的非经典特性

2．4 压缩态的探测

2．5 小结

第三章 光学谐振腔的锁定

3．1 引言

3．2 锁腔基本原理(POUND-DREVER-HALL理论)

3．2．1 腔的反射系数

3．2．2 锁腔理论

3．2．3 我们实验中的鉴频曲线的产生

3．3 利用压控振荡器实现紧凑的频率锁定装置

3．3．1 简述

3．3．2 频率变化与混频信号相对位相的关系

3．3．3 压控振荡器的噪声分析

3．4 锁腔结果

3．5 小结

第四章 PPKTP晶体产生压缩态光场的实验

4．1 引言

4．2 周期性极化的磷酸氧钛钾(PPKTP)

4．3 实验装置

4．3．1 激光器

4．3．2 光学参量谐振腔

4．3．3 探测装置

4．4 实验过程

4．4．1 实验装置总图

4．4．2 干涉调节

4．4．3 经典增益的调节

4．5 实验结果和分析

4．6 小结

第五章 总结与展望

参考文献

硕士期间发表的文章

致谢

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