可用于量子通信的飞秒脉冲的产生及测量技术

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1、可用于量子通信的飞秒激光脉冲的产生及测量技术摘要随着社会经济的日益发展，人类社会对于通信和信息的需求量与日俱增，越来越需要大容量、高速率的通信系统和信息服务。一门将量子力学应用于信息科学的新兴学科一一量子信息学便应运而生，该学科的重要分支之一就是量子光通信，它具有高速、保密等一系列优点，是一种面向未来的理想通信方式。近年来，量子通信在理论和实践上均已取得了重要的突破，并已经引起了世界各国政府、科技界和信息产业界的高度重视。目的，实现量子通信实用化的关键在于如何建立量子通信信道，利用纠缠态是其中很重要的一种手段。目前，实验中产生量子

2、纠缠态最重要、最方便、最常用的方法就是自参量下转换技术。目前最常用的就是利用超短飞秒脉冲泵浦来完成自发参量下转换过程，所以，实现飞秒量级的超短脉冲就成为量子通信实验研究的基础。人们已经利用可调谐掺钛蓝宝石激光器产生飞秒脉冲，经过倍频之后得到泵浦光源，通过泵浦非线性BBO晶体可产生可见纠缠的双光子对。目前在实验室中产生超短飞秒脉冲最常用的方法，就是利用可调谐掺钛蓝宝石(Ti：Sapphire)激光器经过克尔棱镜锁模(KLM)之后产生的，因此，本论文在第一章中对量子光通信的基础理论、优越特点、实现方式和未来的应用做了一定的阐述；在第二

3、章中对超短脉冲的产生及目前常用的超短脉冲啁啾脉冲放大技术(CPA)进行阐述，并将系统的阐述以飞秒激光脉冲技术为代表的超短激光脉冲技术领域最新的研究对象、范围及其未来的发展方向；第三章中对可调谐掺钛蓝宝石激光器的特性和克尔棱镜锁模机制，以及激光腔内产生的相应的线性或非线性光学效应等进行详细阐述，详细分析了激光腔内的自聚焦效应(SPM)，并对比了自相位调制和色散在啁啾脉冲产生中的作用，对腔内色散的产生和补偿进行了分析并提出了相应的色散补偿方法；第四章中将对目前常用的两种飞秒脉冲测量技术频率分辨光学开关法(FROG)和自参考光谱位相相干

4、电场重建法(SPIDER)进行阐述，并将针对频率分辨光学开关法(FROG)进行一定的数值模拟和分析，之后对两种测量方法进行了比较。关键词：量子光通信超短飞秒脉冲可调谐掺钛蓝宝石激光器克尔棱镜锁模频率分辨光学开关法GENERAl’IoNANDMEASUREMENTTECHNoLo．GlESoFULTRASHORTFEMTOSECoNDoPTICALPULSEUSEDFORQUANTUMCOMMUNICATIONABSTRACTThehigh—speeddevelopmentsofsocialeconomicscontinuously

5、needmoreandmor嚣bandwidthforcommunicationsandte／ecomsystemsandinformationserviceswithmegacapacities．Asanewbranchoftheinformationsciences，quantumopticalcommunicationtheorycansolvetheseproblemsbyintegratingquantummechanicswiththecommunicationscience．Quantumopticalcommuni

6、cationisalladvancedandfuture—preparedcommunicationmethod，whichhassuchdistinctvirtuesasextremehighbandwidth，supersecretcapacity，etc．Someresearchinstitutionsanduniversitieshaveaccomplishedmanyimportantexperimentsandachievedaseriesofbreakthroughsinquantumopticalcommunica

7、tioninthepastdecadeandithasbeenahotareaininformationscienceandalsoarousedtheinterestofthegovernmentsandindustries+TherealizationofQuantumcommunication．whichisanimportantbranchofquantuminformationscience，ishowtosetupquantumchannel．Quantumentangledisoneofmainmethodforqu

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