基于光子不可區(qū)分度測量單光子超短脈沖的研究.pdf

1、超短激光脈沖自產(chǎn)生以來，在物理、化學、生物等多個領域都發(fā)揮了重大作用。超短脈沖是研究超快過程的主要手段之一，在化學領域，基于超短脈沖激光的飛秒化學與量子控制化學使得人們開始研究化學反應的精細過程和進一步地理解物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。超短脈沖激光與納米顯微鏡的結(jié)合使人們可以研究半導體的納米結(jié)構(gòu)的載流子動力學，包括半導體中瞬態(tài)電子在高電場中的輸運，灼熱電子的馳豫和隧穿以及光與物質(zhì)的相互作用的動力學。利用超短光脈沖可以測量大規(guī)模集成電路中任意點的瞬態(tài)

2、電壓以及觀測納米電子器件中的電荷電壓的瞬態(tài)現(xiàn)象，這對于搞清限制高斯電子、光子、與光子器件的高速性能的物理機制提供了強有力的工具。在生物學領域利用飛秒激光技術(shù)所提供的差異吸收光譜、泵浦、探測技術(shù)，人們有能力開始研究光合作用反應中心的傳能、轉(zhuǎn)能與電荷分離過程。此外，超短脈沖激光在研究DNA中的能量傳遞、外科手術(shù)等過程中也發(fā)揮著不可替代的作用。在近20年間，隨著量子信息科學的發(fā)展，在量子隱形傳態(tài)、量子保密通訊、量子計算等的實現(xiàn)上，超短脈沖也發(fā)

3、揮了巨大的作用。
　　 隨著超短脈沖應用的需求，超短脈沖制備技術(shù)在幾十年間也有了巨大的發(fā)展，從開始的皮秒脈沖發(fā)展到如今的阿秒脈沖。隨之而來的是對超短脈沖的測量方法的進一步需求。為了準確的測量超短脈沖，人們先后采用了光電采樣法、直接測量法、強度自相關(guān)法、自參考光譜位相相干重建法(SPIDER)、頻率分辨光學門法(FROG)以及進一步改進的GRENOUILLE和MIIPS方法。這些技術(shù)手段從最初的光電采樣法和直接測量法的皮秒范圍的測

4、量精度，到現(xiàn)今廣泛采用的SPIDER和FROG方法飛秒精度下的測量，在測量精度上有了巨大的發(fā)展。然而無論是SPIDER還是FROG方法，都對被測脈沖的強度有一定的要求，因此超弱超短脈沖，尤其是在量子信息領域廣泛使用的單光子超短脈沖的測量至今沒有非常好的方法。
　　 本文通過對光子不可區(qū)分度的分析，提出了一種通過測量光子不可區(qū)分度間接測量超短脈沖光的方法，可以較為準確地得出包括被測脈沖時間長度和脈沖形狀在內(nèi)的特定形狀的被測脈沖的光