795nm窄带关联光子对制备的实验研究

作     者：郝红玉 

作者单位：山西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李淑静

授予年度：2015年

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：准相位匹配技术 PPKTP晶体 倍频 自发参量下转换 关联光子对 

摘      要：量子信息存储可用于量子中继器、量子计算等的研究,近年来已成为量子信息科学领域的一个研究热点。原子系综是良好的存储介质,其基态具有长的相干时间,将纠缠光源存储于原子系综中已成为国内外科技领域关注的焦点。实验上产生纠缠光源最成熟、最广泛技术就是自发参量下转换过程。所产生的关联光子对在时间、空间、能量及偏振等方面具有高度的关联性,可用以制备量子纠缠态、远距离量子通讯、量子隐形传输等方面的研究。通常条件下自发参量下转换过程所产生的纠缠光子对线宽为THz量级,而所用原子系综量子存储线宽为几个MHz,两者不匹配;另外下转换光子对的关联时间在ps量级,而目前商用的单光子探测器分辨时间为几百个ps,无法实现独立纠缠光源之间的干涉。腔增强自发参量下转换方法可以有效解决这一问题,它不仅有效压窄光子对的线宽,还可以对下转换过程有增强效应。本文的主要内容是通过腔增强参量下转换过程,产生适合于Rb原子系综量子存储的窄带关联光子对。本文围绕参这一过程开展了一系列的实验研究,完成的工作主要包括以下几个内容：(1)通过对795nm红光进行倍频产生了397.5nm紫光,为参量下转换过程提供所需的泵浦光源;此外详细分析了影响倍频效率的各类因素。(2)研究分析了Ⅱ类PPKTP晶体的自发参量下转换过程。首先进行单次通过实验,测量了下转换光子对亮度随入射的泵浦光功率变化的关系。在此基础上,将自发参量下转换过程置于光学谐振腔内,通过腔增强自发参量下转换过程,得到窄带极化关联光子对。在输入泵浦光的功率为0.2mW时,测得光子对的关联时间是14.6ns,对应线宽为15MHz。本文所开展的工作为我们下一步实现将窄带极化纠缠光子对存储于原子系综中提供了一定的实验基础。