飞秒脉冲光学参量振荡器中空间多模的共振研究

发布时间：2020-06-04 15:34

【摘要】：多模量子态的结构复杂性和量子关联性使其在建造用于量子信息分析和处理的量子网络以及量子测量中扮演着重要角色,所以制备同时具有多模量子关联与纠缠的光场已成为构建量子信息处理中量子网络的必要前提。利用同步泵浦光学参量振荡器(SPOPO)产生的飞秒脉冲时域多模量子态可以兼容波导技术从而使已有单模光纤网络的利用效率达到最大化,与此同时,时域模式的波分复用是基于飞秒脉冲的正交波包模式,因此可以最大限度的保证各个信道之间不互相串扰。此外,如果在时域多模压缩态光场的基础上引入空间模式,就可以将时域量子态和空间量子态相结合,从而在实验上制备出可同时具有波分复用功能和空分复用功能的压缩态光场,扩展现有量子网络的信道容量并提高信息的传输速率,为实现方便快捷的安全通信奠定基础。本文主要进行了飞秒脉冲时域多模压缩态的相关理论研究和实验制备工作,同时还研究了飞秒脉冲光学参量振荡器中空间多模的同时共振,为空间多模量子态的实验制备奠定基础,主要内容包括如下几个方面:1)实验制备低于散粒噪声极限的时域多模光场。首先在理论上分析了阈值以下SPOPO的理论模型和噪声特性,并利用它在实验上产生时域多模压缩态光场。在用于平衡零拍探测的本底光光路中搭建空间光调制器对脉冲形状进行整形,使其与信号场模式相匹配。当泵浦光功率为175mW时,在频谱分析仪上1.2MHz分析频率处分析了前五阶超模的压缩,零阶超模为正交振幅压缩(-2.0dB),一阶超模为正交位相压缩(-1.0dB),二阶超模为正交振幅压缩(-0.7dB)、三阶超模为正交位相压缩(-0.4dB),四阶超模为正交振幅压缩(-0.1dB)。2)SPOPO中空间多模的共振研究。为了补偿由于SPOPO中凹面镜的入射(出射)光线与法线具有折叠角而引入的像散,使同阶数的不同空间横模(例如厄米高斯01和10模)在SPOPO中同时共振,从而获得具有时空多模特性的量子态,我们在理论上计算了SPOPO中子午面和弧矢面产生的光束腰斑大小、位置及Gouy相位差,提出了一种补偿像散的方案,即搭建有水平和竖直两个相同折叠角的非平面腔,并在实验上验证了计算结果,实现了厄米高斯01与10模式的同时共振。
【图文】：

脉冲的形成

图 2.2 Mira 900 结构图.2 是我们实验中使用的 Ti:sapphire 激光器的实际光路图[18]，是，两个腰斑分别在在增益介质处和输出镜上（M1），其中绿
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O413;TN753.91

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本文编号：2696594