基于周期极化铌酸锂波导的上转换单光子探测器研究

发布时间：2022-10-22 20:34

　　近年来,量子通信、量子计算和量子精密测量等量子信息技术引起了科学家们极大地关注,其中量子秘钥分发（Quantum Key Distribution）是当前量子信息领域中最接近实用的分支,是迄今为止最安全的通信方式。1550 nm通信波段的单光子探测器是光纤量子秘钥分发系统的核心器件之一,单光子探测器的性能将直接影响量子秘钥分发的传输距离和成码率。上转换单光子探测器则是目前综合性能最优的室温单光子探测器,其核心是利用周期极化铌酸锂（Periodically Poled Lithium Niobate,PPLN）波导的非线性和频效应,将通信波段的光子高效率地转换到可见光波段,然后再利用高性能的硅雪崩光电二极管进行探测,其性能可满足长距离量子秘钥分发的要求。然而,目前绝大多数的周期极化铌酸锂波导器件都是基于同成分铌酸锂晶体（Congruent Lithium Niobate,CLN）,它们在实际应用中通常受到短波长、低功率以及高温操作等限制。与之相比,5 mol.%氧化镁掺杂同成分铌酸锂晶体（5 mol.%Mg:LN）的性质和性能都更加优越,因此更适用于制作周期极化铌酸锂波导器件,但是5 m... 

【文章页数】：135 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 量子秘钥分发
    1.2 单光子探测器
    1.3 周期极化铌酸锂波导
        1.3.1 铌酸锂晶体的结构与性
        1.3.2 准相位匹配
        1.3.3 周期极化晶体与波导
    1.4 论文主要内容
    参考文献
第二章 3英寸5 mol.%Mg:LN晶体周期极化
    2.1 引言
    2.2 铌酸锂晶体的极化反转特性研究
        2.2.1 CLN晶体的畴反转动力学模型
        2.2.2 Mg:LN晶体的周期极化反转特性
    2.3 3英寸5 mol% Mg:LN晶体周期极
        2.3.1 周期极化工艺研究与改进
        2.3.2 周期极化实验结果与讨论
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 反质子交换周期极化掺镁铌酸锂波导
    3.1 引言
    3.2 反质子交换铌酸锂波导的基础理论研究
        3.2.1 反质子交换波导的制备工艺研究
        3.2.2 反质子交换波导的氢离子扩散模型
        3.2.3 反质子交换掺镁铌酸锂波导的特性研究
        3.2.4 周期极化铌酸锂波导的性能测试方法
    3.3 反质子交换周期极化掺镁铌酸锂波导
        3.3.1 集成化波导结构设计与制备
        3.3.2 波导性能的影响因素研究
        3.3.3 波导制备实验结果与讨论
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 全光纤偏振无关上转换单光子探测器
    4.1 偏振无关单光子探测的意义
    4.2 全光纤偏振无关上转换单光子探测器
        4.2.1 集成化波导结构设计与制备
        4.2.2 集成化双通道波导性能测试
        4.2.3 偏振无关探测器的光路设计与搭建
        4.2.4 偏振无关探测器的实现与性能测试
    4.3 本章小结
    参考文献
第五章 总结
    5.1 主要研究内容及结论
    5.2 主要创新点
攻读学位期间发表的论文和申请的专利
致谢
附录
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]Time-Bin Phase-Encoding Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution with Four Single-Photon Detectors[J]. 唐光召,孙仕海,陈欢,李春燕,梁林梅.  Chinese Physics Letters. 2016(12)

博士论文
[1]基于周期性极化铌酸锂波导的量子通信核心器件的研究[D]. 马飞.中国科学技术大学 2018



本文编号：3696825