基于二维光学超晶格中多参量过程的相干光束和高维路径纠缠产生

发布时间：2021-07-23 13:29

　　量子通信和量子计算领域技术的飞速发展,对量子光源这一现代量子信息技术的核心资源提出了更高要求。本论文以此为出发点,研究如何通过二维光学超晶格中灵活的畴工程技术来有效地产生多种量子态。二维光学超晶格可以提供多个共线或非共线的倒格矢,可支持多个光学参量过程同时并且相干地发生,由此可以产生多个量子态的叠加,直接得到光子纠缠态,该方案具有易于集成、调控、可向高维扩展等特性。同时,多参量过程也可以产生多个相干光束,在非线性频率变换中有重要应用。本论文主要研究二维光学超晶格在产生多个激光光源和高维路径纠缠中的应用，取得的主要结果如下:1、提出了二维光学超晶格作为单片集成的太赫兹波光源的方案。在单片二维光学超晶格中通过两个级联非线性过程产生横向的太赫兹波输出。第一个过程中,参量下转换过程将泵浦光转化为近简并的信号光和闲置光,随后斜向倒格矢参与准相位匹配,信号光与闲置光发生差频过程,产生垂直输出的太赫兹波。我们设计在光学超晶格两端加双共振腔,提升信号光和闲置光的腔内能量密度,从而产生高效的太赫兹波输出。我们设计了二维超晶格的结构参数,并对太赫兹波的能量输出等特性进行了理论计算。2、研究了单片光学超晶格... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．?１光学超晶格中ＳＰＤＣ过程的能量和动量守恒关系??

相位失配时，每经过一个相干长度后，基频光与倍频光能量转换方向将??发生逆转。因此，如果每经过一个相千长度，介质：丨丨：线性系数的正、负号也发屯??－次逆转，如图１．３所小，则基频光能〖ｎ：向倍频光的转移便能一茛保持卜去。从??倒空间来看，周期性改变二阶非线性系数的符号相当于在晶体中引入一个倒格矢??６。此时，相位匹配条件变为Ａｋ?＝?＾，－Ａ：ｓ－Ａ：，－ｃｉ?＝?０，通过改变晶体调制结构以??改变倒格欠＆，就可以灵活地满足不Ｎ非线性过程的相位匹配条件。??４??

与ＢＰＭ方法相比，ＱＰＭ方法具有其独特优势。首先，准相位匹配方法人己有的非线性光学材料的使用范丨－２１。例如、／．／化＾等非线性光具有良好的压电、电光性质，和大的｜丨：．线性光学系数，似双祈射韦比较小，ＢＰＭ方法难以实现相位匹配。准相位匹配方法对双折射率没有要求，使村料的非线性光学性能可以得到充分的发挥。其次，不少铁电晶体材料如Ｋ的敁大的二阶ｆ？线性系数张Ｍ：元为ｄ３３，但这一系数Ｈ能在坫波和谐波处偏振态的匹配过稈时ＸＩ?？得以利用，在传统的ＢＰＭ过程中，由于要求妯波处在不同的偏振态，因而无法实现，而准相位匹配无此限制，从而可以利的非线性系数。再次，利州准相位匹配方法能丈现－些ＢＰＭ方法无法吹：线性光学过程。例如，利用二维超晶格材料提供的多个倒格欠可以丨ｎｊ时丈准相位匹配过程，并且在各匹配过程间实现耦合，产生新的量子纠缠态［３５外，准相位匹ｎ＇ｌ！还＋存作离散角问题，具存对＋?Ｎ基波波长均能进行非临

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3299380