光探测和光放大中的额外量子噪声研究

发布时间：2022-09-17 14:54

　　光探测器和光放大器是现代科学研究中非常重要的两类物理器件,它们的量子噪声起源与量子物理学的基本原理——波粒二象性——具有紧密的内在联系。出于数学处理的简单性,光探测和光放大的量子理论较多地使用单模场概念,以处理这些器件的量子噪声问题;但是,“单模场”既不是量子场论中标准的场（波）,也不是标准的模（粒子）。按照相对论的要求,任何量子场的对易子都必须满足光速不变之约束条件;而单模场却不满足该约束条件。由于“单模场”概念在基础物理层面存在上述不足,它应用于某些具体物理问题,难免会遇到无法克服的困难。最近几年的研究成果指出,基于单模场概念的量子理论在解决相敏外差探测的量子噪声问题时,面临困境:一方面,由于镜像带真空模（单模场）的存在,相敏外差探测器应当存在额外的量子噪声;但另一方面,作为相敏器件,相敏外差探测器不应该存在额外的量子噪声。类似的理论困境还出现在光放大的量子噪声问题中。鉴于单模场概念面临的困难,本文运用标准量子场概念,对光探测和光放大的量子噪声进行研究。在光探测方面,本文利用双模压缩态光场进行了相敏外差探测研究,证明了在相敏外差探测中不存在额外的量子噪声。基于单模场概念的理论计算表... 

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1.绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状分析以及光探测和光放大遇到的理论问题
    1.3 本文内容安排
2.光探测和光放大的量子理论
    2.1 光探测的量子理论
    2.2 光放大的量子理论
    2.3 本章小结
3.实验方案设计
    3.1 整体实验方案
    3.2 下转换光腔的设计
    3.3 本章小结
4.系统搭建
    4.1 二次谐波产生
    4.2 信号光与本振光产生
    4.3 下转换光腔搭建
    4.4 系统噪声测试
    4.5 本章小结
5.光探测量子噪声的实验研究
    5.1 实验参数选取与数据采集
    5.2 实验结果分析
    5.3 本章小结
6.光放大中量子噪声问题的实验研究
    6.1 实验过程与数据采集
    6.2 实验结果分析
    6.3 本章小结
7.总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 课题展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的论文目录
附录2 放大器光腔的机械结构设计


【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental study of balanced optical homodyne and heterodyne detection by controlling sideband modulation[J]. LI Wei,YU XuDong,MENG ZengMing,JIN YuanBin,ZHANG Jing.  Science China（Physics,Mechanics ＆ Astronomy）. 2015(10)
[2]冕牌玻璃K9棱镜色散关系的测定[J]. 俞胜清,黄晓俊.  科技创新导报. 2011(24)
[3]光场压缩态的产生及其在亚散粒噪声光学测量和量子信息中的应用[J]. 彭堃墀.  物理. 2001(05)

博士论文
[1]多色多组份纠缠及高阶横模纠缠态的研究[D]. 杨荣国.山西大学 2011

硕士论文
[1]高功率532nm相干光的二次谐波产生[D]. 肖玉.华中科技大学 2014
[2]Ⅱ类倍频中的参量放大与对称破缺[D]. 郭占昌.山西大学 2010



本文编号：3679442