全光纖脈沖孿生光束的產(chǎn)生和應(yīng)用.pdf

1、孿生光束是強(qiáng)度差噪聲低于散粒噪聲極限的可以分離的兩束光。高增益的非簡(jiǎn)并參量放大過(guò)程是產(chǎn)生孿生光束的有效方法。與離散變量的量子光源相比,孿生光束作為連續(xù)變量的量子光源更易于實(shí)現(xiàn)確定性的量子態(tài)制備,并且具有更高的平均光子數(shù)以及量子探測(cè)效率,因此在量子信息技術(shù)與量子測(cè)量技術(shù)中具有廣泛的應(yīng)用前景。本文從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面研究利用脈沖光泵浦的高增益光纖參量放大器實(shí)現(xiàn)全光纖脈沖孿生光束的產(chǎn)生,并探索其應(yīng)用,為進(jìn)一步研制實(shí)用化全光纖連續(xù)變量量子光源提供

2、依據(jù)。本文主要包括以下幾方面的內(nèi)容:
　　1、研究了高增益下脈沖光泵浦的光纖參量放大器的理論模型,并利用該模型分析了泵浦無(wú)損耗近似下高增益脈沖光纖參量放大器的量子噪聲特性。在此基礎(chǔ)上,對(duì)微弱信號(hào)注入的光纖參量放大器的光子數(shù)增益,強(qiáng)度起伏以及信號(hào)與閑頻光場(chǎng)的強(qiáng)度差起伏進(jìn)行了數(shù)值模擬。此外,本文分析了利用光纖參量放大器產(chǎn)生超短脈沖孿生光束過(guò)程中實(shí)驗(yàn)參數(shù)的影響,為實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生脈沖孿生光束提供了理論依據(jù)。
　　2、分析了脈沖光噪聲的探測(cè)

3、原理,并據(jù)此設(shè)計(jì)了適于分析脈沖光噪聲的差分探測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在放大差分信號(hào)之前,通過(guò)變壓器抑制輸入電阻的熱噪聲、并通過(guò)低通濾波器隔離脈沖光的重復(fù)頻率及其拍頻。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該探測(cè)系統(tǒng)具有高信噪比、高共模抑制比的特點(diǎn),適于分析脈沖光正交分量的噪聲、強(qiáng)度噪聲以及強(qiáng)度差噪聲等光場(chǎng)連續(xù)變量的噪聲特性。
　　3、實(shí)驗(yàn)上利用色散位移光纖作為增益介質(zhì),光纖鎖模激光器作為泵浦源搭建了通訊波段的脈沖孿生光束光源。該光源直接測(cè)量到的最大強(qiáng)度差壓縮度可達(dá)3

4、.1 dB(對(duì)應(yīng)修正探測(cè)效率后的壓縮度為10.4 dB),是目前利用光纖中四波混頻效應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)度差壓縮態(tài)光場(chǎng)的最好結(jié)果,這表明脈沖光泵浦的光纖參量放大器是產(chǎn)生連續(xù)變量量子光源的簡(jiǎn)單而有效的裝置。此外,在實(shí)驗(yàn)上分析了影響孿生光束強(qiáng)度差壓縮度的因素,為進(jìn)一步提高孿生光束的質(zhì)量提供依據(jù)。
　　4、理論上分析了脈沖光泵浦的光纖參量放大器產(chǎn)生的信號(hào)光與閑頻光的正交分量糾纏性。通過(guò)對(duì)聯(lián)合頻譜函數(shù)進(jìn)行奇異值分解,得到了一組正交的脈沖糾纏模式,并分