銫原子D2線的多模雙光子態(tài)的實(shí)驗(yàn)制備.pdf

1、山西大學(xué)2009屆碩士學(xué)位論文銫原子D2線的多模雙光子態(tài)的實(shí)驗(yàn)制備作者姓名李志剛指導(dǎo)教師張?zhí)觳沤淌趯W(xué)科專業(yè)光學(xué)研究方向量子光學(xué)與激光技術(shù)培養(yǎng)單位量子光學(xué)與光量子器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室山西大學(xué)光電研究所學(xué)習(xí)年限2006年9月一2009年6月二OO九年六月中文摘要中文摘要光學(xué)參量下轉(zhuǎn)換過(guò)程產(chǎn)生的糾纏雙光子對(duì)是研究量子信息傳遞和量子光學(xué)的重要量子資源，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用到量子密碼，量子離物傳態(tài)，量子計(jì)算機(jī)等方面的研究中；另一方面，光學(xué)參量下轉(zhuǎn)換過(guò)程也

2、是制備窄線寬單光子的有效途徑之一，最近引起了廣泛的關(guān)注。相對(duì)于自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換過(guò)程，工作在遠(yuǎn)低于泵浦閾值功率的參量振蕩器(OPO)產(chǎn)生的是窄帶寬的多模雙光子態(tài)。通過(guò)光學(xué)濾波的方式，我們可以獲得窄線寬的單模雙光子對(duì)。這為基于OPO系統(tǒng)的窄線寬單光子源的實(shí)現(xiàn)提供了可行的途徑。這種方法獲得的單光子具有高的收益率(HighYieldEfficiency)、高純度(HighPurity)S11窄線寬(NarrowBand)等優(yōu)點(diǎn)。故其可以高效地實(shí)現(xiàn)

3、光場(chǎng)與原子的相互作用，以及實(shí)現(xiàn)量子信息的長(zhǎng)距離傳輸和存儲(chǔ)。在我們實(shí)驗(yàn)中搭建OPO系統(tǒng)主要有兩個(gè)目的：一是為研究放置在高精細(xì)度光學(xué)微腔中的單原子與非經(jīng)典光場(chǎng)相互作用提供非經(jīng)典光源；另一目的是基于光學(xué)參量過(guò)程產(chǎn)生高質(zhì)量的單光子態(tài)和其它非經(jīng)典態(tài)。而遠(yuǎn)低于閾值的OPO產(chǎn)生出來(lái)的雙光子態(tài)是一種典型的非經(jīng)典光場(chǎng)，它具有強(qiáng)烈的聚束效應(yīng)(BunchingEffect)，能夠通過(guò)符合光子計(jì)數(shù)觀察關(guān)聯(lián)函數(shù)的方法進(jìn)行測(cè)量。這種方法為研究光場(chǎng)與原子相互作用提供

4、了測(cè)量手段。同時(shí)，研究遠(yuǎn)低于閾值工作的OPO產(chǎn)生的雙光子態(tài)的性質(zhì)能夠?yàn)槲覀兿乱徊街苽湔€寬的預(yù)告式單光子源的工作提供必要的基礎(chǔ)?；诖?，我們搭建了OPO系統(tǒng)并研究了遠(yuǎn)低于閾值工作的OPO產(chǎn)生的雙光子態(tài)的二階關(guān)聯(lián)函數(shù)和二階相干度。本文的主要內(nèi)容如下：(1)從理論上推導(dǎo)和分析了動(dòng)態(tài)光學(xué)腔場(chǎng)的建立，腔參數(shù)的測(cè)量方法。接著從麥克斯韋方程出發(fā)推導(dǎo)了二階非線性過(guò)程中的倍頻和參量下轉(zhuǎn)換過(guò)程。在此基礎(chǔ)上，我們采用半經(jīng)典的方法求解了遠(yuǎn)低于閾值的OPO產(chǎn)生