基于压缩态光场的量子增强型光学相位追踪

量子增强型光学相位追踪作为高精度跟踪和测量光学相位的量子光学技术,在目标定位、量子测距以及相控阵雷达和唢呐等领域中有着重要应用.本文提出一种基于压缩态光场的量子增强型光学相位追踪协议.采用中心波长为1064 nm的连续固体激光光源,结合光学参量振荡器以及Pound-Drever-Hall(PDH)锁定技术,制备得到初始压缩度为(8.0±0.2)dB的相位压缩态光场.通过信号调制及解调技术,实现对压缩态光场相位的控制,从而实现对光学相位0-2π范围内的量子增强型追踪.与经典协议相比,这一协议可以将相位追踪的噪声起伏抑制至散粒噪声基准以下至少6.27 dB,实现了相位追踪精度至少76.4%的量子增强.由于到达角估计、相控阵雷达、相控阵唢呐等应用领域对相位测量精度要求极高,这一协议有望将相位估计的精度提高至突破散粒噪声极限,为相关领域提供压缩光源,也为更高精度的空间定位及量子测距技术提供理论和实验基础.

利用外源驱动介观RLC电路来制备压缩态光场

通过严格求解具有 SU(1 ,1 ) H (3)代数结构的含源介观 RL C电路系统 ,我们证明在外源驱动下的介观 RLC电路可得到具有明显量子压缩特性的光辐射 .

压缩态光场在激光干涉仪引力波探测器中的应用

激光干涉仪在引力波发现中起着关键作用,标准量子极限是干涉仪灵敏度进一步提高的主要障碍,压缩态光场注入是超越标准量子极限的重要手段。分析了压缩态光场的主要特点,讨论了压缩态光场的产生机制,介绍了压缩态光场技术在超越标准量子极限中的应用。

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.

压缩态光场与三能级原子依赖强度耦合系统场熵的演化

研究了压缩态光场与V-型三能级原子依赖强度耦合系统场熵的演化特性,讨论了初始光场压缩因子和双光子跃迁失谐量对场熵演化的影响.研究结果表明,场熵的大小随初始光场压缩因子的增大而增大,较小时,场熵的演化具有明显的周期性,这种周期性随着r的增大而逐渐消失;失谐量Ω的大小对场熵值也有显著的影响,场熵值随失谐量的变化而呈现不规则的振荡.

负反馈半导体激光器产生压缩态光场中噪声压缩特性的实验研究

压缩态光场代表着一类非经典光场。由于它的一个正交相分量具有低于散粒噪声极限SNL以下的亚散粒噪声,故对压缩态光场的理论、实验乃至应用开发研究有着十分重大的科学意义和应用价值。 近年来,已有若干小组相继报道了观察到压缩态光场的成功实验结果。诸如较有代表性的产生方案有吴令安等人产生连续波压缩态的简并参量下转换DPDC(4.3dB)和Slusher等人产生脉冲压缩态的参量下转换PDC(0.6dB)。最近。

多模压缩态光场的产生机理及实验制备方案

从量子力学的基本原理出发 ,系统总结了多模压缩态光场的基本原则 。

宽频带压缩态光场光学参量腔的设计

压缩态光场是量子光学研究中的一种重要量子资源.在量子信息应用中,压缩态光场的频谱带宽是限制信息传输容量的重要指标.目前,光学参量振荡器是产生强压缩度非经典光场最有效的方法之一.本文通过分析输出耦合镜透射率、线宽、阈值功率对简并光学参量振荡器频谱带宽的影响,实验完成了低阈值(18 mW)、宽频带(84.2 MHz)、高稳定(锁定基线标准偏差为0.32 MHz)量子压缩器的设计.结果表明,相比单共振光学参量振荡器,双共振腔型具有低阈值、高稳定的特点,更适合于宽频带压缩态光场的制备与实际应用.

低频压缩态光场的制备

低频压缩态光场可用于提高引力波探测器灵敏度,近年来受到人们的广泛关注.相对于高频段而言,低频压缩态的产生更容易受到外界环境噪声的干扰而不易被观察到.本文采用全固化单频倍频Nd:YVO4/KTP激光器作为光源,利用双波长共振的光学参量振荡器实现参量过程,以1064 nm波长的红外作为基频光,激光器腔内倍频产生的532 nm绿光作为抽运光,通过调节周期性极化磷酸氧钛钾晶体温度使光学参量振荡器达到双波长同时共振,采用真空注入的方式,利用Pound-Drever-Hall锁腔技术锁定抽运场.输出压缩光通过平衡零拍探测,最终在实验上获得了频率低至3 kHz的真空压缩,所直接观察到的压缩度为2 dB.

1.5μm光通信波段明亮压缩态光场的产生及其Wigner函数的重构

1.5μm光通信波段非经典光场在光纤中有着极低的传输损耗,因而是基于光纤的实用化连续变量量子信息研究的重要资源.本文利用周期极化磷酸氧钛晶体构成的半整块结构简并光学参量放大器,实验获得了连续变量1.5μm光通信波段的明亮压缩态光场.光学参量放大器的阈值功率为230 mW.当780 nm抽运光场功率为110 mW,1.5μm注入信号光场功率为3 mW时,连续变量1.5μm明亮正交位相压缩态光场的压缩度达4.7 dB.进而利用时域零拍探测系统测量压缩态,采用量子层析技术重构了该明亮正交位相压缩态光场的Wigner准概率分布函数.

变频率压缩态光场与原子的相互作用

研究了频率随时间变化的压缩态光场与二能级原子的相互作用，主要讨论了光场频率随时间作正弦调制和脉冲调制两种典型情况下，原子布居数反转随时间的演化特性。当光场频率随时间作正弦调制时，不仅光场频率调制，而且压缩态的压缩系数和压缩相位均对原子布居数反转的崩塌—回复过程有影响。当光场频率随时间作脉冲调制时，在原子布居数反转随时间演化过程中诱导出新的崩塌—回复过程，尤其在脉冲出现的区间内，原子布居数反转表现出持续的小幅快速振荡，这与压缩态的压缩系数无关。

压缩态光场实验中的模式匹配与偏频锁定技术研究（英文）

光学参量过程是产生压缩光的关键环节,为了提高实验中光学参量振荡腔的稳定性,必须将激光与光学参量振荡腔进行模式匹配,并用锁定技术稳定光学参量振荡腔。理论分析了模式匹配效率对压缩度和偏频锁定技术精度的影响。经过模式匹配之后,在实验上实现了光学参量振荡腔的锁定,并对锁定后的光学参量振荡腔进行了稳定性测量。理论与实验结果表明:模式匹配效果越好,压缩光的压缩度和偏频技术的锁定精度越高;在较好的模式匹配条件下,光学参量振荡腔的腔长锁定精度为7.35 nm,稳定时间可达2 h以上,能够满足对压缩态光场的探测需要。

一种产生压缩态光场的新方法——混合非线性系统的理论和实验

压缩光场的产生通常采用非线性光学系统,如四波混频、参量转换等系统。本文报导一种新的方法,即混合非线性系统的理论和实验。 我们的实验方案中,由半导体激光器发射的单频光场被分两束,较强的一束（约5mW）被用作本振光束（local beam）,较弱的一束（约10nW）被用作信号光场ain,它经过一个声光调制器AOM后成为输出光场aout（零级输出）。

对应于铯原子D_(1)线连续可调谐正交压缩态光场的制备

铯原子D_(1)线的非经典光由于其波长接近于量子点的独特优势,在固态量子信息网络的发展中有着重要的应用前景.在之前的工作中,利用两镜连续简并光学参量振荡器中的参量下转换过程,制备出2.8 dB正交压缩真空态光场.然而,所产生光场的压缩度较低,对于对压缩光具有实用意义的可调谐性能也未做进一步探究.理论分析表明,光学参量振荡器后腔镜对信号光透射率的增加及内腔损耗的减小可以提高压缩度.因此,本文在该研究基础上,通过使用高光洁度腔镜及优化腔镜镀膜参数等方式对光学参量振荡器进行改良,降低了光学参量腔阈值,获得压缩度为3.3 dB的单模正交压缩真空光.当光学参量腔运转为参量反放大状态时,在系统稳定运行的情况下,制备的明亮压缩态光场能够连续调谐80 MHz,为其在量子信息网络中的应用奠定了良好的基础.

压缩态光场发生器

压缩态光场发生器是集基波和二次谐波双波长输出的连续单频激光器、光学参量放大器(OPA)与平衡零拍探测器为一体,直接产生单模振幅压缩态光场的装置,并能通过所附的探测系统定量测定压缩度。该压缩态光场发生器可用于量子信息及量子测量领域。

1064 nm高功率明亮压缩态光场制备实验中绿光诱导红外吸收效应

通过实验和理论研究连续变量高功率明亮压缩态光场制备实验中高功率种子光注入光学参量放大器引起的绿光诱导红外吸收效应。首先,通过优化实验系统工作参数,提升反馈控制回路的锁定稳定性,当种子光功率为500 mW、泵浦光功率为145 mW时,在分析频率为3 MHz处,获得光功率为200μW、压缩度为(-10.7±0.2)dB的明亮压缩态光场。然后,根据实验数据,定量分析高功率明亮压缩态光场与压缩真空态光场产生过程中周期极化磷酸氧钛钾晶体的吸收损耗,发现高功率明亮压缩态光场实验系统的总光学损耗为(9±0.05)%,其中由周期极化磷酸氧钛钾晶体吸收导致的内腔损耗为(5.8±0.05)%,占总光学损耗的(64.4±0.05)%。该条件下周期极化磷酸氧钛钾晶体对高功率明亮压缩态光场的吸收系数为(6.0±0.05)×10^(-2)cm^(-1)。当泵浦光单独注入光学参量放大器时,周期极化磷酸氧钛钾晶体对压缩真空态光场的吸收系数约为2.1×10^(-4)cm^(-1)。由此可知,当高功率种子光注入光学参量放大器时,绿光诱导红外吸收效应使周期极化磷酸氧钛钾晶体的吸收系数增加了285倍,使内腔损耗成为高功率明亮压缩态光场压缩度的主要影响因素。

压缩态光场发生器

压缩态光场发生器是集基波和二次谐波双波长输出的连续单频激光器、光学参量放大器(OPA)与平衡零拍探测器为一体,直接产生单模振幅压缩态光场的装置,并能通过所附的探测系统定量测定压缩度。该压缩态光场发生器可用于量子信息及量子测量领域。

压缩态光场发生器

压缩态光场发生器是集基波和二次谐波双波长输出的连续单频激光器、光学参量放大器(OPA)与平衡零拍探测器为一体,直接产生单模振幅压缩态光场的装置,并能通过所附的探测系统定量测定压缩度。该压缩态光场发生器可用于量子信息及量子测量领域。

压缩态光场发生器

压缩态光场发生器是集基波和二次谐波双波长输出的连续单频激光器、光学参量放大器(OPA)与平衡零拍探测器为一体,直接产生单模振幅压缩态光场的装置,并能通过所附的探测系统定量测定压缩度。该压缩态光场发生器可用于量子信息及量子测量领域。