非线性波导中级联SHG/SPDC的理论及数值分析

发布时间：2024-06-13 20:04

　　近些年来,量子通信受到了高度的重视,而纠缠光子对作为通信的载体已经引发了大量的研究,通过自发参量下转换(SPDC)或者级联SHG/SPDC等非线性效应可以实现量子纠缠光子对的产生,并且已有大量国内外实验室对其进行了研究。本文从量子理论出发,基于薛定谔绘景下SPDC过程理论研究与更加精确的模型设定,推导出了级联SHG/SPDC过程的波函数和转换效率,并且将仿真结果与实验结论进行了对比,最终得到该过程纠缠光子对的波函数和转换效率公式。本文首先从理论分析了二次谐波(SHG)、SPDC和级联SHG/SPDC过程的产生光子条件和相关波函数,得到了必要的理论基础,级联SHG/SPDC过程可以改善SPDC过程所带来的不便,由于通过SHG可以将泵浦光进行倍频,转换成SPDC所需的相位匹配条件下的泵浦光频率,这样可以实现入射部分和出射部分使用同等光频率的器件。但是这个过程需要重新进行更加精确的分析,因为SHG的转换和SPDC的转换是同时在任意地方都会发生的,而传统的分析结论只是将非线性波导当成一个整体进行了分析,因此本文需要重新建立波导模型进行精确分析。基于SPDC过程波函数的量子理论模型,得到了级联S...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1级联SHG/SPDC在LiNbO3波导的过程图

有效并且可行的，并且进行了大量实验研究实现了光子的产理论上对级联SHG/SPDC波函数和产生光子对转换效率的分么会采用级联SHG/SPDC呢，首先某些非线性晶体比如A阶非线性效应或者三阶非线性效应，这种材料给级联带来了大量的实验已经表明SPDC、级联SHG/SPDC....

图1-2实验中的量子Werner态[26]

度对光子对的平均数()的依赖性，空心圆表示实验值，实曲线表示计算值，灰色闭合正方形是Werner状态(FW)的保真度。图1-2实验中的量子Werner态[26]极化纠缠的最大纠缠态：Bell态，Bell态有四种模式，大量的偏振纠缠光子μc

图1-3级联SHG/SPDC[5]

[28]。图1-3级联SHG/SPDC[5](a)单一泵浦光，(b)双泵浦光在2014年JeffS.Lundeen等科学家们使用波长可调的外腔激光二极管和半导体电吸收(EA)调制器产生泵浦脉冲，并且脉冲重复率，脉冲宽度和泵浦脉冲的中心波长分别为1GHz，60....

图1-4在非线性波导中SPDC过程

M＃2)来消除泵浦光，之后用WDM＃3和两个光学带通滤波器(OBF＃2和F＃3)分离信号光和闲频光[10]。2015年耶鲁大学的MGrfe等科学家们研究了SPDC在非线性波导中的衰过程[29]，其中频率为的泵浦光子自发地分裂成具有相应频率和的信和闲频光子....

本文编号：3993582