基于modified-HBT干涉仪的压缩态光场光子统计特性的理论和实验研究

发布时间：2021-11-03 23:02

　　用一对平衡零拍探测器分别替代HBT（Hanbury-Brown-Twiss）实验中的单光子探测器,构成了一个modified-HBT干涉仪。介绍了基于modified-HBT干涉仪的光场二阶关联函数测量原理以及步骤,着重讨论了测量过程中对暗噪声的处理。基于理论分析,利用此干涉仪同时记录和统计了光场两空间分离模式的正交分量信息,实现了对光学参量振荡器输出的平移压缩态光场二阶关联函数的测量以及光子统计特性的表征。对于振幅压缩光,在特定的平移参量下,其二阶关联函数值小于1,表明光子呈现反聚束效应;而相位压缩光的二阶关联函数值总是大于1,光子呈现聚束效应。利用双光子干涉理论对测量到的平移压缩态光场的光子统计特性进行了解释,为理解压缩光的光子统计特性提供了参考。 

【文章来源】：光学学报. 2020,40(22)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

数值模拟的平移压缩态光场g(2)(0)随r和 α的

对于光场二阶相干函数的测量,通常是采用单光子探测器以及符合计数模块来实现。本文从连续变量领域出发,在HBT干涉仪的两臂分别放置平衡零拍探测器以构成modified-HBT干涉仪,如图2所示,其中LO1和LO2分别代表两平衡零拍探测器的本地振荡光场。利用平衡零拍探测器对光场边带频率处的正交分量信息分别进行测量和统计,建立理论模型并计算出光场二阶关联函数,具体的理论分析见下文。图2中干涉仪两模式b和c之间的二阶强度关联函数为

本文实验装置如图3所示,其中ω为 信号发生器,SHG为 倍频器,OPA为光学参量放大器, HD1和HD2为平衡零拍探测器,PC为计算机。激光光源为Nd:YAG激光器,其在1064 nm波长处的输出功率可达2 W。1064 nm激光输出主要分成三部分,第一部分经倍频器后获得532 nm绿光,利用生成的倍频绿光泵浦OPA;第二部分经电光调制器后,注入OPA作为信号光场,此处电光调制器为振幅调制,其在光场的边带频率11 MHz处产生一个纯的相干态光场;第三部分用作两平衡零拍探测器的本地振荡光场。倍频腔为四镜环形腔;OPA腔为两镜腔,输入镜对1064 nm高反,对532 nm增透,输出镜对1064 nm光的透过率为T=10%,同时对532 nm增透。OPA输出的压缩态光场经50/50的分束器分成两路,分别进入两平衡零拍探测器,此探测系统构成一个modified-HBT干涉仪。探测器测量到的信号与信号发生器的11 MHz信号混频并经低通滤波后,经12位的模拟数字转换器转换并采样后,被送入计算机进行统计和计算,最终得到光场二阶关联函数。4 实验结果以及讨论

【参考文献】：
期刊论文
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[3]利用楔角KTP晶体实现低阈值非简并光学参量放大器的运转[J]. 张敏,周瑶瑶,李芳,贾晓军.  光学学报. 2014(03)



本文编号：3474510