脉冲泵浦下腔内加强自发参量下转换研究

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1、IIIIIIIIIIlllllllIIillIIIlllllllllllllllllIIIIIIIIY1908980UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor’SdegreeAdjustingthepropertiesofthephotongeneratedviaopticalparametricoscilatorfarbelowthresholdbypulsepumped．IaserAuthor’SName：speciality：^●3UpeⅣlSOr：Finishedtimedtime：SongChen

2、OpticsProf．BaosenShiMay2011中国科学技术大学学位论文原创性声明一一j●●■—1J●_-■■■■■●J■1摘要在量子信息科学中，制备纠缠光源或单光子源是量子通信、量子存储的核心问题。自发参量下转换(SPDC)是目前产生纠缠光子对或单光子源最为常用的方法。但在多数相关研究中，泵浦光通常为连续光，而在量子信息处理中一般需要脉冲泵浦的方式，因为这样可以利用泵浦光作为信号光或闲频光产生的时间门信号；另外，脉冲波形也会影响光子在原子体系的存储。本文为对脉冲泵浦下腔内加强自发参量下转换的研究，涉及到频率非关联对多光子干涉可见度的影响、参量下转换光场波形和双光子波函数、光子产

3、出率等，显示了脉冲泵浦下的腔内谐振加强SPDC的一些特殊性质。利用脉冲泵浦的优点之一便是频率非关联的解除。由于泵浦光脉冲具有一定的频谱，造成下转换信号光和闲频光的频谱也具有一定的宽度，因此能量守恒公式中一个泵浦光的频率会对应多种不同的信号光和闲频光频率的组合，频率关联现象得到解除。通过进一步选取脉冲宽度可以将频率关联对多光子干涉可见度的影响消除到最小，从而能够得到一个和原子体系相匹配的纠缠光子对。在我的论文中，我做了一些计算工作，展示了脉冲的选取对于多光子干涉可见度的影响。在量子信息处理中，光子波形能够影响到光子从原子体系中恢复出来的效率，因此国内外的很多小组对这方面进行了理论和实验上

4、的研究，目前已经有多种方式操控光子波形或双光子波函数。基于腔内加强SPDC方式同样可以操控光子波形或双光子波函数，我在这方面做了一些分析工作，给出了泵浦光操控双光子波函数的理论，希望能对今后的实验工作有一些帮助。本文的核心工作集中在对于光子产出率的讨论．光子产出率或谱亮度是衡量纠缠光源或单光子源的一个重要的数据，但在脉冲光泵浦下，泵浦光脉冲的脉宽或谱宽对光子产出率的影响的分析还比较少。我利用双光子联合谱计算了谱亮度，并绘出了SPDC和腔内加强SPDC情况下脉宽对于谱亮度影响的曲线，并探讨了结果与国内外同行的不同之处。ABSTRACTThecavity—enhancedspontaneo

5、usparametricdown—conversionfarbelowthresholdCanbeusedtogenerateanarrow．bandphotonefficiently．Previousexperimentsonthecavity—enhancedSPDCalmostutilizedCWpumplight，rarelyhadreportsonpulsepumpedcase．OnedisadvantageofCWcaseisthatthephotonpairisproducedrandomlywithinthecoherencetimeofthepump，whichlim

6、itsitsapplicationinquantuminformationfield．However,apulsepumpcansolvethisproblem．Inthispaper,wetheoreticallyanalyzethepulsepumpedcavity．．enhancedSPDCindetail，andshowhowthepumppulseaffectsthemulti．photoninterferencevisibility,two·photonwaveform，jointspectrumandspectralbrightness．Oneofthemeritsofp

7、ulse—pumpedmodeistheeliminationoffrequencycorrelation．Byvirtueofcertainspectrumofpumppulse，producingawidespectrumofthesignalandtheidlerlight，hence，apumpfrequencyprobablyisdecomposedintonumerouscombinationsofsignalandidlerfre