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1、量子光学学报16(4):241~246,2010ActaSinicaQuantumOptica文章编号:10076654(2010)04024106*小型真空压缩光产生装置的实验研究邸克,于旭东,张靖(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)摘要:压缩态光场是一类重要的非经典光场,是产生量子纠缠和进行量子通信的基础,在量子光学研究中具有十分重要的应用价值。本实验通过使用稳定的光学元件和合理的光路系统,简化系统复杂性,使压缩光装置整体结构紧凑、调节方便、稳定度高和可靠性
2、好,通过上述方法,我们利用周期性极化磷酸钛氧钾(PPKTP)晶体获得了稳定的2dB压缩和8dB反向压缩的真空压缩光场。本装置的目的在于提供一种稳定的真空压缩光场产生装置。关键词:压缩光产生装置;周期性极化磷酸钛氧钾晶体;真空压缩光场中图分类号:O431文献标识码:A0引言过使用稳定的光学元件,设计合理的光路系统,压缩态光场是一种重要的非经典光场,在量简化系统复杂性,使真空压缩光装置整体结构紧子通信,量子计算,精细测量等许多领域具有重凑,产生的真空压缩态光场稳定,该小型化压缩[1,2]要的应用。尤其在量子通信方面
3、,两个单模光源在量子信息研究中具有广泛的应用。压缩态光场通过分束器干涉耦合输出可构成量子纠缠源。量子纠缠源作为量子信息的核心,可以完成量子离物传态[2],量子密集编码[3,4]和量子1实验原理和实验装置[5]保密通信等许多经典光不可能完成的任务。目前,产生压缩态光场最为有效的手段是通[6][7]1970年,Stoler和Yuan就在研究光场噪过光学参量过程,光学参量过程大多采用传统的声过程中提出了正交压缩的概念。1985年美国相位匹配晶体,如磷酸钛氧钾(KTiOPO4简称[8]贝尔实验室Slusher研究小组首次在实验上
4、观KTP),铌酸锂(LiNbO3)和铌酸钾(KNbO3,简称察到0.7dB的正交压缩。澳大利亚国立大学KN),由于受相位匹配条件限制,这些晶体适用[9]Bachor研究小组采用全固化泵浦源及的波长范围窄,且不能利用晶体的最大非线性系MonolithicOPO腔,获得80%(7dB)的单模正交数。近年发展起来的一类新型频率转换晶体,如压缩态。2008年,汉诺威大学的Schnabel小组获[10]周期性极化LiNbO3,钽酸锂(LiTaO3)和得了10dB的压缩光。我们小组也较早开展利用PPKTP晶体产生压缩态光场[11,12
5、]的实验,本KTiOPO4等,通过非线性光学系数的周期变化,文目的是研究一种稳定的压缩光场产生装置,通弥补色散引起的相位差,实现相互作用波长的准*收稿日期:20101020基金项目:国家杰出青年基金(批准号:10725416);国家重点基础研究发展计划(973)项目(批准号:2011CB921601);国家自然科学创新群体基金(批准号:60821004)作者简介:邸克(1984),男,山西永济人,山西大学光学专业硕士研究生,研究领域:量子光学。Email:dike84@yahoo.cn通讯作者:Email:jz
6、hang74@yahoo.com;jzhang74@sxu.edu.cn242量子光学学报16(4)2010相位匹配。这种技术可以利用晶体的最大非线性反的双色平面镜合并。合并后一起入射进OPO系数,并且可以避免晶体走离效应的限制。原则腔,经过PPKTP晶体产生光学参量振荡过程,输上,在晶体透明波段的任何波长都可通过这种技出的光分为三束,其中532nm光射入光电探测术实现参量相互作用。周期性极化KTiOPO4晶器监控OPO中绿光的模式,红外光分为两束,较体与周期性极化LiNbO
7、3和LiTaO3晶体相比,优小一束射入锁腔系统,作为锁腔系统的入射信点是室温运转且没有光折变现象;与传统的相位号,大部分光为真空压缩光,与本振光通过50/50匹配晶体KTiOPO4,LiNbO3和KNbO3晶体相比分束器干涉耦合,然后由平衡光电探测器探测,优点是适用波长范围宽0.35m~4.5m、匹配其电流信号经减法器相减后送入射频频谱分析仪温度带宽以及可以在室温下运转。对1064nm记录分析真空压缩态光场的量子起伏。波长,在其他参数相同的情况下,周期性极化1.1单频双波长激光器KTiOPO4(PPKTP)晶体单次穿
8、过转换系数是相本文采用的单频双波长激光器是LD泵浦全同KTiOPO4晶体(长度受走离效应限制)的6倍固体化连续单频内腔倍频环形Nd:YVO4KTP多,利用PPKTP晶体产生压缩光场在实验上已532nm绿光/1064nm红外双波长激光器。如[11,12]经进行了深入的研究。本实验就是采用图2所示,LD输
