光通信波段1.34μm压缩态光场制备的实验研究

发布时间：2020-04-08 02:40

【摘要】：全固态连续单频激光器具有输出功率稳定,线宽窄,频率特性好,低噪声等优点,广泛应用于激光光谱,冷原子物理,量子信息等领域。特别是作为非经典光场制备的泵浦源,在运转稳定性、光束质量、噪声特性等方面备受青睐。而压缩态光场是量子信息研究领域的重要资源之一,不仅可用于连续变量量子信息处理、与原子相互作用的量子操控等研究领域;还可以用于Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)纠缠源、薛定谔猫态的制备。薛定谔猫态可以用于量子隐形传态、量子计算等,但压缩态光场的纯度是限制薛定谔猫态制备的一个重要因素,因此,各国研究小组对压缩态光场的纯度进行了相关研究并取得了突破性进展。压缩态光场还可用于引力波探测,其中音频段压缩态光场可以用于填补激光干涉仪引力波探测器的真空通道,提高其探测灵敏度,也可以用于低频磁场测量以及生物粒子位移测量等。光通信波段1.34μm真空压缩态光场在光纤中传输损耗低且色散效应小,因此制备光通信波段1.34μm压缩态光场非常必要。本文开展了光通信波段1.34μm压缩态光场制备的实验研究,主要内容为:1、研制了一台高功率连续单频低噪声671nm/1342nm双波长输出激光器。采用八镜环形腔设计,选取合适的激光晶体和倍频晶体,获得了最大输出功率分别为1.5W(@671nm)和1.3W(@1342nm)的激光输出,功率稳定性均优于±0.6%(4小时)。1342nm激光强度噪声和位相噪声均在分析频率1.7MHz处达到散粒噪声基准。2、利用PPKTP晶体构成的半整块结构的光学参量振荡器(OPO)制备了光通信波段1.34μm压缩态光场。当泵浦功率为20mW时,实验制备了纯度为0.993的真空压缩态光场,在分析频率1MHz处压缩态光场的压缩度为2.98dB、反压缩度为3.04dB。当泵浦功率为95mW,本底振荡光(LO)功率为60μW时,在分析频段8kHz-100kHz范围内获得了低频段宽带真空压缩态光场。在分析频率36kHz处,压缩态光场的最大压缩度达5.0dB;在音频段最低分析频率8kHz处,压缩态光场的压缩度为3.0dB。
【图文】：

激光谐振腔,结构示意图,凸面镜,激光晶体

图 2.1 激光谐振腔结构示意图论对比了M2和M7为平面镜和曲率半径为1500mm的凸面镜 1342nm 光在子午面和弧矢面上光斑半径随晶体热焦距tf 的变所示。.2 中可以看出，使用半径为 1500mm 的凸面镜时，激光晶体处和弧矢面内的基频光光斑尺寸几乎一致，谐振腔的像散得到光和振荡激光的模式匹配，同时有利于改善激光器输出激光面镜后，激光晶体处光斑半径增大，提高了泵浦光和振荡激泵浦光光斑尺寸适当增大，从而减轻激光晶体的热透镜效应径为 1500mm 的凸面镜。

凸面镜,晶体,激光晶体,子午面

:YVO4晶体中 1342nm 激光在子午面和弧矢面内的光斑半径随激光热焦距的变化关系(虚线代表平面镜的结果，，实线代表凸面镜的结的选择纪 60 年代，科学家们就已经肯定了 Nd:YVO4作为性能良并于 1966 年由林肯实验室的 J. R. Oconnor 发明[49]。掺 N单轴晶体，且当泵浦光为偏振方向时，晶体对泵浦光体的 4 倍。相比较 Nd:YAG 晶体，Nd:YVO4晶体在 1.3大，在 809nm 波段附近吸收带宽较宽。与 Nd:YAG、Nd:4晶体还具有热导率低，光损伤阈值低等优良特性，因此O4晶体作为激光晶体获得 1342nm 激光输出。表 2.1 表示表 2.1 Nd:YVO4晶体的物理特性晶体结构四方晶系，锆石英结构，D4
【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】：TN929.1

【参考文献】