全光纤双光子纠缠源的关键技术研究

发布时间：2021-08-30 13:04

　　双光子纠缠源作为量子通信系统的核心技术之一,引起了学术界广泛而深入的研究。目前实验表明,光学参量过程是产生纠缠光子的有效途径,其中包括基于二阶非线性电极化晶体中参量下转换过程和基于光纤三阶非线性电极化效应的四波混频参量作用过程。传统的自发参量下转化制备的纠缠光子难以高效的耦合进入光纤,且实验器件较为麻烦,整体设备难以实现集成化和小型化。本文拟采用光纤中的四波混频效应产生纠缠光子。研究的关键技术包括:泵浦源的理论分析与实验研究、光纤中四波混频的过程的理论分析与实验研究和光子对的关联特性以及探测原理。具体研究内容如下:1、采用基于光纤中四波混频技术实现了纠缠光子的产生,通过自行搭建的泵浦源分别对高非线性光纤和色散位移光纤进行泵浦,发生四波混频过程从而产生纠缠光子。2、建立了脉冲泵浦源的理论模型,探讨了被动锁模激光器的基本结构,详细分析了光纤中的传输特性,对被动锁模激光器建立模型进行仿真分析,搭建了中心波长为1571nm,3dB带宽为7.2nm,重复频率为17.556MHz的NPR被动锁模激光器。3、分析了光纤中的色散效应和非线性效应,探讨了光纤中四波混频过程的经典理论,根据四波混频参量增益... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 量子纠缠概述
    1.2 光子纠缠源的发展
        1.2.1 基于二阶非线性电极化晶体中参量作用
        1.2.2 基于光纤三阶非线性电极化效应的四波混频参量作用
    1.3 光子纠缠源的研究意义
    1.4 论文的主要内容
第二章 泵浦源的理论分析与实验研究
    2.1 光纤激光器
    2.2 被动锁模技术
        2.2.1 锁模原理
        2.2.2 被动锁模技术
            2.2.2.1 可饱和吸收体锁模的光纤激光器
            2.2.2.2 非线性光纤环形镜锁模光纤激光器
            2.2.2.3 非线性偏振旋转锁模光纤激光器
    2.3 锁模光纤激光器的理论模型
    2.4 锁模光纤激光器的数值模拟方法
    2.5 NPR锁模掺铒光纤激光器仿真分析
    2.6 NPR锁模掺铒光纤激光器实验研究
    2.7 本章小结
第三章 四波混频过程的理论分析与实验研究
    3.1 光纤中的色散
    3.2 光纤中的非线性效应
    3.3 四波混频经典理论
        3.3.1 四波混频的起源
        3.3.2 耦合振幅方程
        3.3.3 相位匹配
    3.4 四波混频增益仿真分析
        3.4.1 信号增益
        3.4.2 相位匹配条件
        3.4.3 增益谱
    3.5 四波混频过程实验研究
    3.6 本章小结
第四章 光子对的量子关联特性描述与评价
    4.1 四波混频量子理论基础
        4.1.1 相互作用哈密顿算符
        4.1.2 光子态函数
    4.2 量子关联特性分析
        4.2.1 单光子探测
        4.2.2 单通道计数率
        4.2.3 符合计数率
    4.3 纠缠源的质量评价标准
    4.4 纯度的影响
    4.5 本章小结
第五章 总结和展望
    5.1 本论文工作总结
    5.2 对未来工作的展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]量子科学实验卫星——“墨子号”[J]. 彭承志,潘建伟.  中国科学院院刊. 2016(09)
[2]量子关联简介[J]. 周涛,龙桂鲁,傅双双,骆顺龙.  物理. 2013(08)
[3]量子密码实验新进展——13km自由空间纠缠光子分发:朝向基于人造卫星的全球化量子通信[J]. 张军,彭承志,包小辉,杨涛,潘建伟.  物理. 2005(10)
[4]自发参量下转换制备双光子纠缠态在量子信息学中的应用[J]. 黄运锋,江云坤,张永生,郭光灿.  激光与光电子学进展. 2002(07)

博士论文
[1]多用户量子通信方案及协议研究[D]. 刘晓慧.西安电子科技大学 2013
[2]基于光纤自发四波混频的关联光子对产生及应用的理论和实验研究[D]. 马晓欣.天津大学 2012



本文编号：3372829