相敏操控对制备低频双模正交压缩真空态光场的影响

本文提出了利用单边带移频光实现非简并光学参量放大器相敏操控的方案,实验研究了在对非简并光学参量放大器相敏操控过程中,单边带移频光注入的方案和信号光注入的方案对产生的低频双模正交压缩真空态光场的影响.实验结果表明,信号光注入非简并光学参量放大器实现相敏操控过程中,压缩真空态的压缩度随着注入信号光场功率的增加不断减小直至消失.而在单边带移频光注入非简并光学参量放大器实现相敏操控过程中,正交振幅和正交位相压缩真空态的压缩度对注入移频光场的功率变化都不敏感,压缩度几乎不变.采用单边带移频光方案实现稳定的相敏操控,非简并光学参量放大器运转于相敏放大状态达30 min,获得了稳定输出的低频双模正交压缩真空态光场,在傅里叶分析频率为200 kHz测量的正交振幅分量的压缩度为(4.1±0.1)dB,正交位相分量的压缩度为(4.0±0.2)dB.

LD泵浦Nd: YAG激光器的强度噪声特性研究

本文在理论上研究了ＬＤ泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ激光器的强度噪声特性，用传递函数的形式给出各种噪声源对激光器强度噪声的影响，计算结果指出Ｎｄ：ＹＡＧ激光器输出的激光并非相干态光场，在几兆频率上存在高于散粒噪声基准几十ｄＢ的驰豫振荡噪声，在小于驰豫振荡频率范围，激光器的强度噪声基本上处于泵浦噪声水平。

LD双端端面泵浦的高功率连续单频Nd:YVO_(4)激光器

通过研究Nd :YVO4 晶体在不同Nd3+掺杂浓度下对泵浦激光的吸收特性 ,以及激光晶体因吸收泵浦光而产生的热效应 ,在理论上分析了大功率泵浦情况下全固体化单频Nd :YVO4 激光器中激光晶体Nd3+掺杂浓度对激光输出特性的影响 ,得出了激光器的输出功率、泵浦阈值以及斜效率与晶体掺杂浓度的对应关系。在实验上对晶体掺杂浓度分别为 0 .2at%、0 .3at %和 0 .5at%的大功率全固体化单频Nd :YVO4 激光器的输出功率进行了比较 ,实验结果和理论预测基本吻合。当Nd :YVO4 晶体的Nd3+掺杂浓度为 0 .3at % ,在4 4.3W泵浦光功率下 ,我们在实验室得到 18W单频连续 1.0 6 4μm激光输出 ,激光器的斜效率为 4 9.4 %。

具有实用价值的纠缠态光源的研制

为获得具有实用价值的纠缠态光源,课题组首先进行了系列高质量全固态连续单频1064 nm和532 nm激光器的研制。研制完成的全固态连续单频1 064 nm激光器的性能指标如下:输出功率达30 W,光光转换效率达37%,7 h内的输出功率波动优于±0.3%,光束质量(M2)优于1.1。同时对激光器1 064 nm/532 nm双波长输出的激光器的噪声进行了研究,其强度和位相噪声均在分析频率4 MHz处达到散粒噪声基准。而且非线性晶体还可以作为噪声抑制装置,对1 064 nm输出激光的强度噪声进行抑制,使其在低频段的驰豫振荡噪声降低40 d B。进行了光通信波段1.55μm和1.34μm全固态连续单频激光器的研制,获得了680 MW的连续单横模1.55μm激光输出以及400 m W的连续单频1.55μm激光输出,1.5 h内输出功率波动优于±1.5%,其强度噪声和位相噪声在分析频率5 MHz处均达到散粒噪声基准;获得了输出功率达9 W的连续单频1.34μm激光输出,光光转换效率达18%。激光器在4小时内的功率稳定性优于±1%,在1 min的频率漂移为8.5 MHz,输出激光的光束质量M2因子为1.03。进行了1.55μm和1.34μm光通信波段连续变量量子纠缠光源的研制,经过优化实验系统,获得了压缩度为5 d B、波长为1.55μm的压缩态光场,压缩度为6.1 d B、波长为1.3μm的压缩态光场;完成了1.08μm连续变量量子纠缠光源样机的研制,纠缠源系统的输出波长为1 080 nm,振幅和位相差起伏方差大于5 d B。设计并研制了双色可调谐连续变量纠缠态产生装置,其中,纠缠光束中的一束波长位于碱金属铷原子的吸收线波段;在实验室建立起一套基于光纤通信器件的远程连续变量量子密钥分发系统平台,实验实现了30 km的四态分离调制连续变量量子密钥分发,有效密钥速率大于1 k B/s。利用光子晶体光纤,制备了接近单模的E波段单光子,实验测得其宣布效率可达86%(修正探测效率后),强度关联函数违背经典光源极限值80倍以上。

折叠腔内腔倍频激光器中基频与谐波相对相位对输出功率的影响

对折叠腔内倍频激光器基频与谐波的相对相位对倍频光输出功率的影响进行了理论分析 ,并在实验上采用全固体化 L D泵浦 Nd:YVO4 +KTP折叠腔内腔倍频激光器 ,利用光楔的色散作用调节腔内基频与谐波的相对相位 ,得到了倍频光输出随基频与谐波相对相位呈余弦函数平方的变化 ,验证了理论结果 ,为消除大功率激光器中相对相位的影响 ,提高输出功率提供了一种简单实用的方法 .

LD泵浦环形单频Nd∶YVO_4激光器的频率调谐特性研究

利用激光谐振腔内标准具的选模调谐特性和激光晶体自身的标准具作用 ,通过调节插入标准具和激光晶体的倾斜度及微调谐振腔长度 ,在 L D泵浦 Nd∶ YVO4 单频激光器上实现了精确调谐 ,最大可调谐范围约 1 0 0

全固态高功率连续单横模Nd:YVO_4/LBO绿光激光器

报道了激光二极管泵浦的高功率连续单横模绿光激光器。考虑到激光晶体因吸收泵浦光而产生的热透镜效应,我们选择低掺杂浓度Nd:YVO4激光晶体,设计了V字型热不灵敏折叠式驻波谐振腔,利用I类非临界相位匹配LBO非线性晶体,当泵浦功率为23 W时,得到7 W单横模532 nm绿光输出功率,光-光转化效率为33%,长期功率稳定性优于1.6%(自由运转3小时)。

量子光学实验中宽带低噪声光电探测器的研制

针对量子光学实验的特殊要求,通过设计优化宽带低噪声放大电路,研制出宽带低噪声光电探测器。我们重点分析了影响光电探测器增益、带宽和噪声的因素,通过选择合适的光电二极管、取样电阻、反馈电阻和输出电容,获得了宽带低噪声光电探测器。该光电探测器的带宽为2~50 MHz,能够用于输入功率达15 mW光场的噪声测量,适用于包括平衡零拍探测、差拍探测等量子光学实验。考虑到在量子光学实验中需要一对平衡的光电探测器,我们制作了一对2 MHz^31 MHz带宽内共模抑制比大于30 dB的平衡光电探测器,并用于1064 nm激光和1550 nm激光的强度噪声测量和散粒噪声基准的校准。

连续变量纠缠态光场在光纤中传输特性的实验研究

连续变量纠缠态由于其确定性产生、高效率的特点而被广泛应用于连续变量量子信息处理.在量子信息处理过程中纠缠态与量子信道发生相互作用而退相干,这是限制长距离量子信息发展的重要因素之一.光纤信道作为理想的量子信道,是目前连续变量量子信息研究关注的热点.本文利用Ⅱ类匹配的楔角极化磷酸氧钛钾晶体构成了三共振的非简并光学参量放大器,获得了8.3 dB的光通信波段1.5μm连续变量纠缠态光场.将产生的纠缠态光场注入单模光纤,其量子特性在传输距离达50 km后仍得到保持,纠缠度为0.21dB.该研究可为基于光纤的长距离连续变量量子信息研究提供有效的依据.

LD双端端面泵浦的高功率连续单频Nd:YVO_4激光器

研制了高功率连续单频Nd:YVO4激光器。在考虑激光晶体因吸收泵浦光而产生的热透镜效应的基础上,设计了六镜环行激光谐振腔,采用两个光纤耦合输出的高功率激光二极管双端端面泵浦结构,在总泵浦功率为32.3W的情况下,得到10.4W的单频1.064μm红外输出,斜效率为43.7%,长期功率稳定性优于1%(4h),激光器自由运转时的频率漂移小于150MHz(1min)。

利用正交压缩态光场实现连续变量的量子密码术

文中提出一种利用单模正交压缩态光场作为密码载体的连续变量量子密钥传输方案。在该方案中 ,经典信号以二进制编码形式调制在单模正交压缩态光场的正交振幅分量或正交位相分量上。基于海森堡测不准关系 ,任何窃听都会导致合法通讯者之间的误码率升高 ,从而暴露了窃听者的存在 ,以保护密钥信息的安全 ,与采用同样方案的相干光相比 。

音频段1.34μm压缩态光场的实验制备

音频段压缩态光场是进行连续变量量子精密测量重要的量子资源.本文利用自制的低噪声连续单频671 nm/1.34μm双波长激光器作为抽运源,抽运基于周期极化磷酸氧钛钾晶体的简并光学参量振荡器,进行了光通信波段1.34μm连续变量音频段真空压缩态光场的实验制备.当简并光学参量振荡器运转于阈值以下参量反放大状态时,抽运光场功率为95 mW,本地振荡光功率为60μW时,在分析频率8—100 k Hz范围内研制出1.34μm真空压缩态光场.在分析频率36 k Hz处,压缩态光场的最大压缩度达5.0 d B;在音频频率8k Hz处,压缩态光场的压缩度达3.0 d B.音频段1.34μm压缩态光场可用于实现基于光纤的量子精密测量.

激光二极管泵浦的高效、单频Nd:YVO_4激光器

对激光二极管端面泵浦的单频Nd:YVO4激光器进行了研究,研究了不同输出耦合率情况下输出功率随泵浦功率的变化曲线及光-光转化效率随输出耦合率的变化曲线,实验结果与理论分析结果基本一致。当泵浦功率为2.2W时,得到瓦级单频1064nm激光输出,最高光-光转化效率为47.2%。

LD端面抽运的全固化单频蓝光激光器

用激光二极管(LD)抽运Nd:YAG晶体,采用四镜环行腔,腔内放置TGG晶体和λ/2波片,组成光学单向器,利用LBO晶体内腔倍频技术,实现单频946nm红外光和473nm蓝光输出。最大单频蓝光输出12mW,红外光输出13mW,光束x方向的M2为1.02,Y方向的M2为1.14。腰斑的不对称性为1.062。自由运转情况下,功率波动小于±1.5%,频率稳定性优于±5.4MHz。

LD端面泵浦Nd:YAG/BIBO单模蓝光激光器

从理论上分析了准三能级系统946 nmNd:YAG全固态激光器运转的条件,并比较了几种不同的倍频晶体的特性,给出内腔倍频获得473 nm蓝光发射的方案。用波长808 nm、输出功率为2.2 W的半导体激光器泵浦Nd:YAG,采用内腔倍频的方法,在一定的温度下,用Ⅰ类临界相位匹配B IBO晶体倍频获得了473 nm 26.5 mW的单模连续蓝色激光输出,功率波动小于±5%。

连续变量多模压缩态光场

连续变量压缩态光场的制备在量子光学和量子信息科学领域具有重要的地位,连续变量多模压缩态光场在多维量子信息传输、量子计算以及高精细度测量等方面存在着潜力巨大的应用前景。本文介绍了该方面的研究现状和国际动态。

利用周期极化KTP外腔谐振倍频获得非经典光场

我们在实验上利用周期性极化KTP晶体外腔谐振倍频过程实现了基频抽运光和倍频绿光的正交振幅压缩。研究了在不同输入耦合透射率的情况下，基频光和倍频光的压缩特性；以及在给定的输入耦合透射率下，基频光和倍频光的压缩随着抽运光功率的依赖关系，并把实验结果和理论预测进行了比较和讨论。

双共振准相位匹配光学参量振荡器的调谐特性

利用全固化单频Nd :YVO4激光器泵浦双共振准相位匹配铌酸锂连续光学参量振荡器 ,实验研究了该光学参量振荡器下转换光的调谐特性。通过改变PPLN晶体的温度及OPO的腔长 ,下转换光的调谐范围分别为189nm和 175nm ,通过改变泵浦光频率 ,信号光频率连续调谐 375MHz。实验结果与理论计算值基本吻合。

激光二极管端面纵向泵浦Nd:YVO_4激光器的热效应研究

针对激光二极管端面纵向泵浦Nd:YVO4激光器,本文理论和实验详细研究了Nd:YVO4晶体的热透镜效应。在激光二极管的中心波长分别为808nm和880nm及分别采用单端端面纵向泵浦和双端端面纵向泵浦结构情况下,实验测量了Nd:YVO4晶体的热透镜焦距,实验结果和理论预测基本吻合。同时在泵浦功率60W时获得了18.8W的连续基横模激光输出。