銫原子D2線的多模雙光子態(tài)的實驗制備.pdf

1、山西大學2009屆碩士學位論文銫原子D2線的多模雙光子態(tài)的實驗制備作者姓名李志剛指導教師張?zhí)觳沤淌趯W科專業(yè)光學研究方向量子光學與激光技術培養(yǎng)單位量子光學與光量子器件國家重點實驗室山西大學光電研究所學習年限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參量下轉換過程產生的糾纏雙光子對是研究量子信息傳遞和量子光學的重要量子資源，它已經廣泛應用到量子密碼，量子離物傳態(tài)，量子計算機等方面的研究中；另一方面，光學參量下轉換過程也

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注。相對于自發(fā)參量下轉換過程，工作在遠低于泵浦閾值功率的參量振蕩器(OPO)產生的是窄帶寬的多模雙光子態(tài)。通過光學濾波的方式，我們可以獲得窄線寬的單模雙光子對。這為基于OPO系統的窄線寬單光子源的實現提供了可行的途徑。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。故其可以高效地實現

3、光場與原子的相互作用，以及實現量子信息的長距離傳輸和存儲。在我們實驗中搭建OPO系統主要有兩個目的：一是為研究放置在高精細度光學微腔中的單原子與非經典光場相互作用提供非經典光源；另一目的是基于光學參量過程產生高質量的單光子態(tài)和其它非經典態(tài)。而遠低于閾值的OPO產生出來的雙光子態(tài)是一種典型的非經典光場，它具有強烈的聚束效應(BunchingEffect)，能夠通過符合光子計數觀察關聯函數的方法進行測量。這種方法為研究光場與原子相互作用提供

4、了測量手段。同時，研究遠低于閾值工作的OPO產生的雙光子態(tài)的性質能夠為我們下一步制備窄線寬的預告式單光子源的工作提供必要的基礎?；诖耍覀兇罱薕PO系統并研究了遠低于閾值工作的OPO產生的雙光子態(tài)的二階關聯函數和二階相干度。本文的主要內容如下：(1)從理論上推導和分析了動態(tài)光學腔場的建立，腔參數的測量方法。接著從麥克斯韋方程出發(fā)推導了二階非線性過程中的倍頻和參量下轉換過程。在此基礎上，我們采用半經典的方法求解了遠低于閾值的OPO產生