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基于光子晶体光纤关联光子对频谱特性的研究

光学学报 2009年第5期29卷 1368-1373页

作者：李熙斌柴路张玉颖李小英王清月天津大学精密仪器与光电子工程学院教育部光电信息技术科学重点实验室天津300072

为了研究光子晶体光纤在 800 nm波段关联光子对的频谱特性,基于自发四波混频得到了脉冲抽运光产生的光子对的相位匹配函数和频谱函数。数值计算、证明闲频光中心波长取796 nm时的频谱对称性最好;在假设闲频光频率为单一频率的前提下,利... 详细信息

为了研究光子晶体光纤在 800 nm波段关联光子对的频谱特性,基于自发四波混频得到了脉冲抽运光产生的光子对的相位匹配函数和频谱函数。数值计算、证明闲频光中心波长取796 nm时的频谱对称性最好;在假设闲频光频率为单一频率的前提下,利用简化频谱函数的表达式,通过改变光子晶体光纤零色散点色散斜率和非线性系数,以及抽运光的入射中心波长,进一步讨论了抽运光和光子晶体光纤参数变化对信号光和闲频光频谱函数的影响及变化规律。提出了有利于产生高纯度纠缠光子对的光纤参数和抽运光参数,结果对于在800 nm波段发展光子晶体光纤纠缠光子源的实验具有指导和参考意义。

关键词：量子光学关联光子对四波混频光子晶体光纤纠缠光子源

利用自发参量下转换产生795nm关联光子对的实验研究

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量子光学学报 2014年第3期20卷 177-182页

作者：郝红玉田龙原浩翔李淑静王海山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室山西太原030006

本文进行了自发参量下转换(SPDC)产生795nm关联光子对的实验研究。选择Ⅱ类PPKTP晶体作为非线性介质,用倍频获得的397.5nm紫光作为泵浦光。在实验上首先通过符合计数测量了紫光单次穿过PPKTP晶体时SPDC过程产生的光子对亮度,当泵浦光功... 详细信息

本文进行了自发参量下转换(SPDC)产生795nm关联光子对的实验研究。选择Ⅱ类PPKTP晶体作为非线性介质,用倍频获得的397.5nm紫光作为泵浦光。在实验上首先通过符合计数测量了紫光单次穿过PPKTP晶体时SPDC过程产生的光子对亮度,当泵浦光功率为5mW时,测得符合计数为53 150/s。然后将下转换过程放入光学谐振腔中,对下转换光子的线宽进行压窄。实验上测得下转换光子对的关联时间为14.6ns,对应线宽约为15MHz。本文为纠缠光子对在Rb原子系综中的存储提供了实验基础。

关键词：自发参量下转换关联光子对符合计数

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利用关联光子对多波段标定单光子探测器效率

量子光学学报 2021年第1期27卷 21-27页

作者：冯畅崔亮苏杰李小英天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 教育部光电信息技术科学重点实验室天津300072

利用光子晶体光纤中产生的一对波长可分别在750 nm~880 nm和1310 nm~1620 nm范围内连续调谐的量子关联光子,对一台待测单光子探测器在覆盖O,C和L三个通信波段的多个选定波长处进行了量子效率的标定测量。该方法可用于在这三个波段内任... 详细信息

利用光子晶体光纤中产生的一对波长可分别在750 nm~880 nm和1310 nm~1620 nm范围内连续调谐的量子关联光子,对一台待测单光子探测器在覆盖O,C和L三个通信波段的多个选定波长处进行了量子效率的标定测量。该方法可用于在这三个波段内任意波长处绝对标定单光子探测器的量子效率。

关键词：单光子探测器量子效率关联光子对绝对标定

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基于硅基微环谐振器的关联光子对的产生

基于硅基微环谐振器的关联光子对的产生

作者：季梦溪华中科技大学

学位级别：硕士

量子关联光子对是量子信息处理中最基础和最重要的资源,随着量子通信和量子计算越来越受到人们的关注,寻找适合产生关联光子对的平台成为了一个重要的研究课题。早在数十年前,科学家就在传统的材料如BBO晶体和非线性光纤上实现了关联光... 详细信息

量子关联光子对是量子信息处理中最基础和最重要的资源,随着量子通信和量子计算越来越受到人们的关注,寻找适合产生关联光子对的平台成为了一个重要的研究课题。早在数十年前,科学家就在传统的材料如BBO晶体和非线性光纤上实现了关联光子对的产生。然而,随着硅基微纳器件加工工艺的日益成熟,加上硅波导在束缚光场和非线性系数等方面具有巨大优势,硅基器件逐渐被认为是产生关联光子对的绝佳平台。其中,硅基微环由于谐振腔效应能够进一步束缚光场,增强非线性效应,因此,研究基于硅基微环的关联光子对的产生有重要的意义。本文首先从理论上分析和模拟了硅基微环谐振器的光学特性,进而得到了一系列关于硅基微环谐振器的主要性能参数和工作原理,为设计合理的微环谐振器提供正确的指导。然后分析了硅基微环谐振器中产生受激四波混频效应的原理和影响四波混频效率的因素,结合参考文献给出了微环中自发四波混频的产生机制,最后分析了微环中这两种四波混频的关联性,为接下来的实验部分提供理论依据。实验部分,本论文首先结合实验室现有的电子束光刻和反应离子刻蚀等技术,成功地制备了光学特性良好的微环谐振器。然后利用垂直耦合平台,滤波器,单光子探测器和单光子计数器等设备,成功观测到了微环中产生的量子关联光子对,并且将实验结果和理论分析进行了比较。最后提出并实现了一种湿法转移石墨烯到微环和波导表面制成硅-石墨烯混合型微环的方案,经过实验和理论分析验证,该方案可以用来提升四波混频和光子对产生效率,这也为后续基于集成芯片的量子通信和量子计算提供了一种思路。

关键词：微环谐振器四波混频关联光子对石墨烯

基于半导体布拉格反射波导的电注入关联光子对源：理论研究

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基于半导体布拉格反射波导的电注入关联光子对源：理论研究

作者：解肖亚天津大学

学位级别：硕士

关联光子对源是量子光学信息处理中的重要资源,已经被应用于量子密钥分发、量子计量、量子模拟。目前,量子信息技术要求器件小型化和集成化,因此需要电注入的关联光子对源。半导体布拉格反射波导关联光子对源同时利用半导体材料的增益... 详细信息

关联光子对源是量子光学信息处理中的重要资源,已经被应用于量子密钥分发、量子计量、量子模拟。目前,量子信息技术要求器件小型化和集成化,因此需要电注入的关联光子对源。半导体布拉格反射波导关联光子对源同时利用半导体材料的增益特性和光学非线性特性,集成量子阱激光器和布拉格反射波导为一体,是可以实现电注入关联光子对源的器件结构。目前,还没有1.3微米通信波段的电注入关联光子对源。本论文设计了1.3微米波段的电注入布拉格反射波导关联光子对源,同时对此类器件建立了一套系统的理论仿真方法。论文利用k·p方法和Luttinger-Kohn哈密顿量计算了基于布拉格反射波导的量子阱激光器特性,包括:能带结构、态密度、跃迁动量矩阵元、增益谱、模场分布和光功率-电流特性六个方面。论文研究了器件的色散特性,得到了相位匹配调谐曲线,进而计算了下转换光子对的功率密度谱和关联光子对产生率。论文分析了器件端面反射率对光子对Hong-Ou-Mandel(HOM)干涉可见度的影响,设计了一种端面布拉格反射器,对下转换光子增透,对泵浦光子增反,来提高光子对的HOM干涉可见度,同时降低器件的阈值。

关键词：关联光子对布拉格反射波导自发参量下转换量子阱激光器

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795nm窄带关联光子对制备的实验研究

795nm窄带关联光子对制备的实验研究

作者：郝红玉山西大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：准相位匹配技术 PPKTP晶体倍频自发参量下转换关联光子对

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全光纤便携式量子关联光子对源

光学学报 2013年第9期33卷 266-269页

作者：李小英张秀婷王堃崔亮天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室天津300072

实验演示了一台全光纤量子关联光子对源。该量子光源的全部器件均集成在一个3U标准机盒中,其脉冲抽运光的重复频率约为20MHz,输出的信号与闲置光子波长均在1550nm通信波段,且带宽均约为0.55nm。输出光子对的亮度最高可达每秒4×105对,... 详细信息

实验演示了一台全光纤量子关联光子对源。该量子光源的全部器件均集成在一个3U标准机盒中,其脉冲抽运光的重复频率约为20MHz,输出的信号与闲置光子波长均在1550nm通信波段,且带宽均约为0.55nm。输出光子对的亮度最高可达每秒4×105对,当光子对的亮度约为每秒104对时,其符合计数与随机符合计数之比为10,说明信号和闲置光子之间存在很强的量子关联。该量子光源空间模式纯净,工作位置便于移动,可以低损耗地与现有的光纤通信网络耦合。

关键词：量子光学关联光子对四波混频光纤量子通信

利用高非线性光纤产生量子关联光子对的实验研究

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光学学报 2011年第10期31卷 230-234页

作者：杨磊马晓欣崔亮郭学石李小英天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室天津300072

光纤中基于三阶(克尔)非线性效应的自发四波混频是制备量子关联光子对的有效方法之一。若采用商售高非线性光纤作为产生光子对的非线性介质,则有利于减小所需光纤的长度,从而缩小实验装置体积并降低对于抽运源的要求。利用脉冲光抽运20... 详细信息

光纤中基于三阶(克尔)非线性效应的自发四波混频是制备量子关联光子对的有效方法之一。若采用商售高非线性光纤作为产生光子对的非线性介质,则有利于减小所需光纤的长度,从而缩小实验装置体积并降低对于抽运源的要求。利用脉冲光抽运20m的高非线性光纤产生通讯波段的频率近简并关联光子对,研究了光纤的弱双折射特性对于光子对产生的影响。当抽运光沿高非线性光纤的偏振轴入射时,具有最大的光子对产生效率,且光子对绝大部分与抽运光偏振平行;抽运光沿与光纤偏振轴45°入射时,光子对的产生效率最小,约为最大值的80%。

关键词：量子光学关联光子对四波混频高非线性光纤弱双折射

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基于关联光子对的双缝量子成像实验

物理实验 2015年第3期35卷 37-39页

作者：杨青夏慧枝陈凯中国科学技术大学量子物理和量子信息研究部安徽合肥230027

双缝量子成像实验利用参量下转换过程产生的光子之间的关联性,扫描双缝量子成像.通过采集光子符合计数,绘制扫描位置和光子符合计数关联图,在一维方向重现双缝.根据实验采集数据和绘图结果计算双缝缝间距.

关键词：鬼像关联光子对非局域特性杨氏双缝干涉