一、利用连续准相位匹配光学参量振荡器实验强度差压缩态的实验研究（论文文献综述）
王锦荣[1]（2021）在《压缩光源中高性能光电探测器的实验研究》文中认为人类文明的发展在一定程度上是改善测量精度的发展。从由脚、手和步数定义长度单位到用游标卡尺、显微镜和激光测距仪等方法来定义,测量的精度得到了很大的改善。精密测量不仅演示了物理理论,而且有助于提出新的理论和新的技术。相对位移的测量已经达到了亚波长级,被应用到了纳米科学、医学科学等等。然而,与量子力学测量方法相比,经典测量方法无法突破标准量子极限。随着量子力学的发展,非经典光场受到越来越多的关注,它包括压缩光和纠缠光,其能够突破标准量子极限,已经广泛应用于引力波探测、量子雷达、量子成像和量子信息处理等领域。目前,实验室产生压缩光的方法主要有以下三种:四波混频、非线性晶体参量下转换和光动力学相互作用。大量实验研究表明,非线性晶体参量下转换已经成为产生压缩光最有效的方法,并且被众多的实验小组所研究。压缩光的指标主要包括压缩度、压缩带宽、稳定性。高的压缩度能够提高量子精密测量的灵敏度和量子信息处理过程中的保真度。不同频段的压缩光应用的领域不同,低频段的压缩光主要应用于引力波探测中,从干涉仪的暗端口注入来提高测量的灵敏度;MHz频段的压缩光主要应用在量子雷达、量子信息处理等领域,在量子雷达中提高测量的动态范围,在量子信息处理中增加信道的容量。高的稳定性能够保证实现长时间的测量。因此,制备长时间稳定的宽带高压缩度压缩态光场显得尤为重要和迫切。高压缩度要求系统具有尽量低的损耗和位相抖动。通过合理设计光学参量振荡腔、选择高质量的光学镜片以及采用相位补偿等在光学上已经尽可能地实现了低的损耗和位相抖动,但是在电学上位相锁定引入的位相抖动和测量系统产生的电学损耗成为了压缩度进一步提高的主要限制因素。其中的关键是位相锁定反馈环路中第一级共振型光电探测器和测量系统中平衡零拍探测器的设计。本论文主要围绕共振型光电探测器和平衡零拍探测器展开研究。首先,通过优化锁定环路中共振型光电探测器的性能,在保证稳定锁定时实现了几乎无损耗提取误差信号;其次,设计了一款低噪声、高信噪比和高共模抑制比的平衡零拍探测器,用于低频段压缩态的测量,高信噪比使得测量引入的损耗可以忽略不计;最后,研制了一款噪声测量支路和位相锁定支路相互独立的平衡零拍探测器,该探测器能够同时将压缩光探测引入的损耗和位相锁定中位相抖动降低到最低,将该探测器应用到1550nm压缩光测量中,实现了长时间稳定的高压缩度压缩态光场输出。本论文的主要研究内容包括:1、研制了一款腔长和位相锁定环路中提取误差信号的高性能共振型光电探测器。通过研究压缩光制备过程中光学腔长和位相锁定探测信号的特点,在已有的共振型探测器基础上,优化了共振型探测器的Q值,将Q值从100提高到了320.83,最低可探测光功率达到了-70 d Bm,误差信号信噪比提高了15 d B。当测量光功率为10μW的15d B明亮压缩光时,可直接测量的压缩度提高了6.3%。该探测器能够大大改善锁定的精度和长期稳定性。2、研制了一款用于低频段明亮压缩态光场测量的高性能探测系统。通过分析低频段明亮压缩态光场的特性,在交流支路输入端安装电容,防止直流光电流进入交流支路中,避免交流支路饱和。在直流支路中加一个开关,当开关打开时,用于校准光束,验证光束是否完全被光电管所探测,同时保证两个光电管产生的光电流相等;当开关关闭时,将直流支路与交流支路分离,避免直流支路对交流支路引入的不利影响。通过该设计,交流支路的电子学噪声降低到-125d Bm,在1k Hz-100k Hz范围内,输入光功率为8m W时信噪比达到48d B,共模抑制比达到59d B以上。3、研究了现有平衡零拍探测器不能同时实现压缩光和本地光0位相锁定和压缩光测量的机制。这是因为现有平衡零拍探测器的带宽有限,无法解调高频的调制信息。虽然将其带宽增加到百MHz能实现位相锁定,但是由于运算放大器增益带宽积的限制,带宽增加将导致信噪比降低,在压缩光测量中会引入较大的损耗。因此,为了解决该矛盾,提出从光电二极管的偏置电阻上提取位相锁定的误差信号,通过原理分析和实验验证,该探测器能够同时实现两束光的位相锁定和压缩光的噪声探测。4、搭建了一套1550nm的压缩态光源,通过优化整个系统的锁定回路和探测系统,将损耗和位相抖动尽可能降到最低。利用研制的低频平衡零拍探测器,在5.2k Hz处测量到了8.76d B的真空压缩光。利用具有独立噪声探测和位相锁定的平衡零拍探测器,在10MHz处,实现了1h测量时间内10.3±0.2d B明亮压缩态光场的稳定输出。创新性的工作包括:A.通过理论分析和实验研究,优化了共振型探测器的Q值,将其从100提高到了320.83,最低可探测光功率达到了-70 d Bm,误差信号信噪比提高了15d B。当测量光功率为10μW的15d B明亮压缩光时,可直接测量的压缩度提高了6.3%。该探测器能够大大改善锁定的精度和长期稳定性。B.通过改进电路结构,研制了一款适用于低频段明亮压缩态光场测量的平衡零拍探测器,交流支路的电子学噪声降低到-125d Bm,在1k Hz-100k Hz范围内输入光功率为8m W时信噪比达到48d B,共模抑制比达到了59d B以上。受限于激光器低频段较高的噪声,目前无法制备低频段的明亮压缩态光场,将该探测器用于测量1550nm真空压缩态光场,在5.2k Hz处,测量到了8.76d B的真空压缩光。C.通过原理分析和实验验证,设计了一款噪声探测和位相锁定支路相互独立的平衡零拍探测器,将该探测器用于测量1550nm明亮压缩态光场,在10MHz处,实现了1h测量时间内10.3±0.2d B明亮压缩态光场的稳定输出。
王俊萍[2]（2021）在《连续变量量子照明中的量子光源研究》文中指出随着传统技术测量灵敏度的不断提高,在未来复杂电磁环境下,雷达探测技术面临探测灵敏度受量子噪声限制以及易被杂波背景噪声干扰等难题,对环境态势感知提出了严峻的挑战。复杂的电磁环境要求雷达系统具有极强的抗干扰能力与抗杂波能力,以提升雷达的探测性能。传统雷达容易受背景噪声和损耗的影响,限制了雷达探测目标和环境感知的性能。量子雷达是一种在经典雷达的框架中引入量子技术的新型雷达探测技术,利用与经典电磁学不同的量子特性来提升雷达的性能。根据引入量子手段的方式不同,现在的量子激光雷达可分为三类。第一类是干涉型量子激光雷达,它是基于马赫-曾德尔干涉仪的原理;第二类是接收端量子增强型量子激光雷达;第三类量子激光雷达为量子照明型激光雷达。量子照明在2008年由Seth Lloyd首次提出,原理是将纠缠光束的一半（信号光）发送到目标区域进行探测,而将另一半（闲置光）保留下来,用于对返回信号的相敏联合测量。由于纠缠光子对之间有较强的关联作用,即使处于较高的环境损耗之下,依然能够保持其较高的关联特性,因此量子照明手段在高损耗和高的背景噪声的情况下,依然能够有效的检测目标。两个单模压缩态通过位相关联耦合可制备得到纠缠态光场,压缩态光场是量子光学研究中的一种重要量子资源。在压缩态的两个正交分量中,有一个分量的标准方差低于量子噪声极限。因此,在光学精密测量中,用压缩态光场噪声小于散粒噪声基准的正交分量进行测量,可以使探测灵敏度超越量子噪声极限。光学参量振荡技术是产生强压缩度压缩态光场最有效的方法之一。基于分离变量纠缠态光场的量子照明已取得了重要进展,然而连续变量量子照明雷达还在进一步研究中。本文主要对连续变量量子照明中的量子光源进行研究,主要创新点如下:1.介绍了光学谐振腔的定义和类型,对比分析了欠耦合、阻抗匹配和过耦合三种光学谐振腔的能量传输特性、传输函数、噪声传递的频谱特性。证明了光学谐振腔有功率分束、频率滤波、噪声转换等特性,为量子噪声的分析与操控等应用研究提供了基础,将推动精密测量领域的发展。2.给出了简并单、双共振OPO的具体结构,理论分析了它们的阈值、线宽和压缩带宽与腔输出耦合镜透射率的关系,并在实验上得到验证。压缩带宽与OPO腔的线宽有关,可以通过增加输出镜的透射率来增大线宽,从而使压缩带宽增大。另外,增大输出镜的透射率能获得大的逃逸效率,可以获得高压缩度的光场。对比了两种腔型在制备宽频带压缩态光场中的优缺点。与单共振OPO相比,双共振OPO的阈值低,锁定稳定性高,更容易制备宽频带压缩态光场。3.简述了量子照明的原理与优势,提出了连续变量量子照明的探测方案,将压缩态光场应用到量子照明的实验研究中。
聂丹丹[3]（2020）在《单共振光学参量振荡器的经典和量子特性的理论和实验研究》文中认为近红外和中红外经典和量子光源在光谱分析、大气污染监测、生命科学以及量子保密通信和量子精密测量等领域具有重要的应用。为了能够满足近红外和中红外光源在这些领域的需求,本文开展了单共振光学参量振荡器（SRO）经典和量子特性的实验和理论研究。主要研究内容如下:1、研究了驻波腔和环形腔SRO获得信号光和闲置光的波长调谐特性以及输出特性。首先根据理论计算设计了基于PPLN晶体的驻波腔和环形腔SRO,通过PPLN晶体的极化周期和温度调谐,两种SRO均可获得调谐范围分别为1.4μm-1.7μm和3.9μm-2.6μm的信号光和闲置光输出。然后实验研究了SRO的输出特性。在晶体极化周期为29.4μm、温度为120℃时,驻波腔SRO的阈值功率为3 W,在泵浦功率为15.5 W时,信号光和闲置光的输出功率分别为5.1 W和2.1 W（波长分别为1.522μm和3.533μm）,光光转换效率为46.5%;信号光和闲置光在4小时内的功率波动分别优于±2.77%和±2.79%、信号光的频率漂移优于±45 MHz。环形腔SRO的阈值功率为9 W,在泵浦功率为25 W时,信号光和闲置光输出功率分别为6.9 W和3.1W（波长分别为1.523μm和3.528μm）,光光转换效率为40%;信号光和闲置光在4小时内的功率波动分别优于±1.75%和±1.55%、信号光的频率漂移优于±43 MHz。2、提出了一种利用SRO获得无跳模宽调谐红外激光的方法,该方法具有信号光和闲置光同时无跳模调谐、宽调谐带宽和快速温度调谐的优势。首先在理论分析的基础上,设计了同步反馈控制标准具的系统来抑制温度调谐过程中出现的跳模。并且通过利用Labview编程控制控温仪的方法实现了MgO:PPLN晶体温度的快速变化,晶体温度从20℃增加到70℃的速度为0.11℃/s,而且温度调谐过程中没有过冲和振荡现象。通过MgO:PPLN晶体的温度调谐获得了可以无跳模调谐2063.7 GHz的信号光和闲置光输出（波长调谐范围分别为1.552μm-1.568μm和3.331μm-3.383μm）,调谐速度为4.7 GHz/s。然后将无跳模调谐的近红外和中红外激光分别用于测量乙炔和甲烷气体的吸收谱线,并通过与标准吸收谱线相对比来实现输出激光波长的校准。最后在反馈控制标准具系统的作用下,研究了SRO输出信号光和闲置光的稳定性,信号光（输出功率为4.1 W,波长为1.558μm）和闲置光（输出功率为2.25 W,波长为3.355μm）在1小时内的功率波动分别优于±0.42%和±0.18%、信号光的频率漂移优于±10 MHz。3、理论和实验研究了SRO输出信号光和闲置光的强度噪声特性。研究发现,增加MgO:PPLN晶体的温度和内腔标准具上施加调制信号的调制频率时,信号光和闲置光的强度噪声在分析频率300 kHz处呈现降低的趋势,实验结果与理论计算基本吻合。SRO输出信号光和闲置光的强度噪声分别在分析频率大于5.5 MHz和4MHz的范围内达到散粒噪声基准、在分析频率300 kHz处存在着远大于散粒噪声基准的弛豫振荡噪声。通过控制MgO:PPLN晶体温度为60℃,反馈控制标准具的调制频率为8 kHz时,信号光和闲置光的强度噪声在分析频率300 kHz处分别降低了11 dB和8 dB。4、利用阈值以上的SRO获得了1.5μm和3.3μm激光之间的双色量子关联。首先通过理论计算得到1.5μm和3.3μm激光之间的强度差噪声功率谱,并且分析了其随泵浦参数及分析频率的变化。SRO的阈值功率为7.3 W,当泵浦功率为7.96W,信号光和闲置光输出功率分别为10 mW和2 mW时,实测1.5μm和3.3μm激光之间的量子关联为1.8 dB。通过理论计算和实验研究发现在分析频率从5 MHz到11 MHz以及低于5 MHz时,1.5μm和3.3μm激光之间的量子关联逐渐降低,而且增大泵浦功率时,1.5μm和3.3μm激光之间的量子关联也会逐渐降低,实验结果和理论预测基本吻合。本论文的创新性工作如下:1、提出了一种利用SRO获得无跳模宽调谐红外激光的方法,该方法具有信号光和闲置光同时无跳模调谐、宽调谐带宽和快速温度调谐的优势。通过反馈控制和锁定标准具以及Labview编程反馈控制控温仪,通过MgO:PPLN晶体的温度调谐获得了无跳模调谐2063.7 GHz的信号光和闲置光输出,调谐速度为4.7 GHz/s。2、研究了降低SRO输出信号光和闲置光强度噪声的因素。通过控制MgO:PPLN晶体的温度和标准具上施加调制信号的调制频率,信号光和闲置光的强度噪声在分析频率300 kHz处分别降低了11 dB和8 dB。3、首次利用阈值以上的SRO获得了1.5μm和3.3μm激光之间的双色量子关联,通过控制泵浦参数,在分析频率5 MHz处实测最大的1.5μm和3.3μm激光之间的量子关联为1.8 dB。
马龙[4]（2020）在《连续变量高阶模非经典光场的实验研究》文中认为非经典光场,尤其是压缩光与纠缠光,是量子信息处理中重要的资源,其产生、传输、控制和测量在量子通信和量子计量的发展中扮演着重要的角色。目前大部分研究集中在基模非经典光场。高阶模的空间分布比基模更复杂,同时不同模式的特点及其正交特性,为量子信息处理、精密测量物理提供更多的选择与应用领域。例如,利用高阶模压缩光可以对空间转角、光束小位移等物理量进行精密测量,以及在超分辨量子成像中提高信噪比。此外,高阶模相比基模,可应用于多通道量子计算以及量子超密集编码等领域,提高信道容量。除了空间模这一自由度,人们还关注偏振、频率等其他自由度,高维纠缠的研究应运而生。高维纠缠提供了比普通二维纠缠态更高的信息密度及安全性,使其在量子通讯中具有更为突出的优势。在高的噪声环境或窃听者已经掌控随机数产生装置等情况下,高维纠缠可以完成普通纠缠无法胜任的工作,高维纠缠相比普通纠缠可以极大地降低被成功克隆的概率,并且系统的维度越高,被成功克隆的概率越低。再则,高维纠缠可以优化量子计算系统,加速量子计算执行过程。因此,开展连续变量高阶模压缩光与纠缠光理论和实验研究,对量子物理、量子信息研究都有重要的科学意义和重要的应用前景。本文主要内容如下:1.分析了Ⅱ类非简并光学参量振荡器（NOPA）中纠缠稳定性与晶体温度波动的关系,利用光热效应实现了NOPA内晶体温度的高精度锁定,纠缠的稳定性得到了显着的提升。与目前市面上销售的商用控温仪相比,温度反馈回路可以快速并且更精确的对晶体温度进行控制。最终在实验上得到了两小时5.4dB稳定纠缠的输出,纠缠的波动为0.13dB。2.通过光束整形系统（BSS）实现了任意复振幅压缩态光场的实验产生,其最高模式转换效率达到0.77。在空间光调制器上加载不同的相息图即可产生不同模式压缩态光场,并且能够很好地保持量子特性,最后对产生模式的纯度进行定量的分析。3.研究了Ⅱ类NOPA中不同纠缠类型及其高维纠缠,利用单个阈值以下II类NOPA制备了5对基于光学频率梳纠缠,纠缠度为-4.5dB。通过空间模式操控技术,控制光学参量振荡器的空间模式,实现了同时具有频率、空间模式、偏振三个不同自由度纠缠的高维纠缠态光场。博士期间的创新工作有:1.利用光热效应对晶体温度进行反馈控制,实现了5.4 dB纠缠的稳定输出,两小时内纠缠的波动为0.13 dB。2.通过级联空间光调制器对基模压缩光高效的进行整形,实现了任意复振幅压缩态光场的产生。3.利用高阶模NOPA多模共振技术,实现了同时具有偏振、频率、空间模式三个自由度纠缠的高维纠缠。
张凯[5]（2020）在《基于空间复用型四波混频过程的量子网络调控研究》文中指出近年来,量子信息领域发展迅速,而量子光源是实现量子信息不可或缺的关键资源。其可以用于实现量子通信、量子计算以及量子精密测量等方面。提升量子光源性能主要有三个方面,即量子光源的量子关联特性、通道容量和光束数量。量子关联特性直接决定了量子通信的保真度,而光束数量以及通道容量共同决定了量子光源的尺度,进一步决定量子通信的复杂度和信息容量。在利用增加光束数量来提升量子光源尺度方面,传统的产生方式需要很复杂的光学分束系统,严重限制了方案的可扩展性。目前国际上最新的研究趋势是利用复用的概念将多个非线性过程集成到一个简单的装置。我们利用空间复用的概念将七个四波混频过程集成在一个铷原子池中,实现了多光束的纠缠。本论文将从以下三方面介绍我博士期间利用四波混频过程在提高量子关联特性和光束数量方面所做的工作:1.基于热铷原子中的四波混频过程,我们实验上产生了两束孪生光束,并且利用平衡零拍探测技术测量了输出光束的协方差矩阵。实验上我们利用Duan判据和部分转置正定判据判断了产生的孪生光束的纠缠特性,并且研究了不同实验参数（单光子失谐、双光子失谐、池子温度）对于纠缠特性的影响,找到最佳的实验参数。2.在进行远距离量子通信过程中,纠缠光束会不可避免的与环境发生相互作用,导致纠缠度的降低。我们利用两种不同的损耗方法模拟环境对纠缠的影响。一种是利用二分之一波片和偏振分束棱镜模拟光的传输损耗,发现纠缠在不同的损耗情况下一直存在。另一种是利用刀片切割的方法模拟光的传输损耗,发现纠缠会随着损耗的增大而消失,出现纠缠死亡的现象。3.利用空间复用四波混频的概念,我们在单个原子系综内集成了七个四波混频过程,巧妙地“编织”出了一个高度集成的四波混频网络,从而产生了空间分离的六光束纠缠态。同时发现系统的纠缠结构可以通过“裁剪”泵浦光源的特性来实现灵活多样的重新配置。这种纠缠结构的可重新配置性使为一个特定的量子通信任务实时产生其所需的多体纠缠态成为可能。我们的结果提供了一种新的产生大尺度空间分离且重构的多体纠缠平台。
余胜[6]（2020）在《基于四波混频过程的四组份纠缠的生成及轨道角动量模式的分析》文中研究说明光场的非经典态,如压缩态、纠缠态等在量子计算、量子网络和量子精密测量等领域都具有十分广泛地应用。因此,在连续变量量子系统中,制备多光束量子压缩、多组份纠缠对推动这些领域的发展具有十分重要的意义。近年来,我们课题组基于铷-85原子蒸汽池中的四波混频过程对量子压缩、量子纠缠等量子现象展开了一系列研究。本论文在这些工作的基础上展开了进一步研究,相关的研究内容有以下两个方面:一、我们理论上基于四波混频过程和线性分束器提出了一种产生四组份纠缠的方案。在这个方案中,我们首先构造了两个独立的四波混频过程,然后,利用线性分束器将两束经四波混频过程放大的探针光束连接起来,最后,我们生成了四束空间分离的光束。我们使用部分转置正定判据研究了两个独立的四波混频过程的强度增益和线性分束器的透射率对四组份纠缠的影响。此后,为了揭示系统的纠缠结构,在保持线性分束器的透射率不变的情况下,我们还研究了系统可能存在的三组份纠缠和两组份纠缠与强度增益的关系。这为利用四波混频过程和线性分束器产生多组份纠缠提供了一种简单且可靠的方法。二、我们在实验上演示了泵浦光束处于相干轨道角动量叠加模式和探针光束处于单个携带轨道角动量模式时的四波混频过程。在这里,泵浦光束所处的模式是拓扑荷数为+1和-1的轨道角动量叠加模式,而探针光束所处的模式则是拓扑荷数为+1的轨道角动量模式。在这个实验中,通过改变泵浦光束中+1和-1轨道角动量模式的强度,我们研究了泵浦光束处于不同相干轨道角动量叠加模式时孪生光束之间的量子关联。此外,我们还研究了每个输出场中所有轨道角动量模式的成分,并以此揭示了当泵浦光束处于不同相干轨道角动量叠加模式时不同轨道角动量模式之间非线性相互作用的转变。研究结果揭示了四波混频过程中轨道角动量模式之间的非线性相互作用的丰富结构,并为研究量子信息协议提供了新的视角。
李嘉敏[7]（2020）在《级联光纤参量放大器量子特性及应用的理论与实验研究》文中进行了进一步梳理量子技术为通信、计算、成像、计量等信息处理提供了突破传统极限的可能,有助于信息安全、处理速度、测量精度的提升。但目前量子信息处理大多还处于实验演示阶段,若要真正实现广泛的应用,还需要克服很多技术方面的瓶颈和困难。例如需要进一步提升量子光源的质量、改进测量系统、开发新颖的信息处理技术以适应不同的需求。本文就针对现阶段量子光源质量有待提升、以及精密测量量子增强效应受到探测效率影响这两个方面的问题,提出了基于级联参量放大器的解决方案,并从理论和实验两方面开展了研究。首先分析并实验验证了高增益级联参量放大器的量子特性以及在精密测量和纠缠测量方面的应用;之后分析了低增益级联参量放大器的输出特性及其在光子对频谱调控中的应用,制备了宣布式纯态单光子源,并对影响单光子效率和纯度的因素进行了深入的分析。本文的主要内容和创新点包括:一、首次提出了级联参量放大器（非线性干涉仪）实现多参数精密测量的方案,实现了两个非对易编码物理量同时超越经典极限的测量,并采用双臂传感结构进一步提升了位相测量信噪比。发现了量子资源分配原则——量子资源可以分配给某一分量使其达到最优极限,也可分配给两非对易量;并依据Fisher信息论进行了严格证明,为设计最优测量方案提供了依据。二、提出并理论分析了利用相敏放大器辅助的平衡零拍探测系统,可用于测量连续变量纠缠态。这种方案可通过对任一输出场的测量得出两不同类型场之间的纠缠关联,且具有探测损耗不敏感、适用于多时间模式纠缠测量的优点,有助于实用化量子技术的研发。基于光纤系统进行了实验验证,测量到该纠缠源的不可分离度为4.6 dB,是目前光纤系统中测量到的最好指标。三、深入研究了级联参量放大器调控关联光子对频谱特性的方法,包括两级和多级。利用两级方案制备了高质量偏振纠缠光源,利用三级方案制备了高纯度宣布式单光子源,宣布效率>90%,模式纯度达0.95,且中心波长灵活可调。另外,通过理论分析给出了级间损耗对级联参量放大器频谱调控的影响,为非线性实验系统的选择和参数优化提供了依据。
刘宇宏[8]（2019）在《基于非线性干涉仪的量子增强精密测量理论与实验研究》文中研究说明量子态增强的光学精密测量系统能够利用量子态光场的非经典特性实现超越经典极限的测量灵敏度,它为当代科学的发展注入了新的动力。非线性干涉仪作为一种探测损耗不敏感的量子精密测量方案,能够利用量子纠缠态两个光场之间的量子关联特性实现量子增强的精密测量。非线性干涉仪处在单臂传感状态时能够实现对光场多个参数的联合测量,处在双臂传感状态时可以实现相敏增强的单一位相信号测量。通过重新调配量子资源,非线性干涉仪的适用范围得到了极大的扩展,因而在近年受到广泛的关注。然而,量子纠缠态的产生与测量是非线性干涉仪实际应用的重要限制因素,因此探究参量放大器输出光场的量子特性是非线性干涉仪研究过程中的重要课题。本文从理论和实验上对非线性干涉仪在精密测量过程中所具有的特性进行了验证,并利用多种方法对参量放大器输出光场的量子特性进行测量,为非线性干涉仪的进一步发展与实际应用奠定基础。本文的工作与创新点主要包括以下内容:（一）在理论分析的基础上,验证了单臂调制的非线性干涉仪在多参数联合测量过程中的量子增强特性,并利用联合测量装置实现了多个任意正交分量的联合测量。该系统对任意正交分量的测量信噪比能够提高约1 d B,并且具有探测损耗不敏感的特性。（二）在理论分析的基础上,利用双臂传感的非线性干涉仪方案实现了相敏增强的位相信号测量。实验结果观察到位相信号的信噪比相对经典测量方案提升了3.9 d B,同时验证了第二级参量放大器对纠缠态所携带信息的量子信息分束特性。（三）采用不同测量方案对全光纤纠缠光源的量子特性进行了测量。利用本振光谱匹配的方法,纠缠态不可分离度的直接测量结果达到IFOPA=0.52,低于散粒噪声极限2.83 d B;利用参量放大器辅助的纠缠测量,不可分离判据的最佳测量结果为I′FOPA=0.34,低于散粒噪声极限4.6 d B。利用相干态注入的参量放大器产生的强度差压缩态,最大强度差压缩度Rt=6.11 dB。三种不同测量方案的结果表明,参量放大器输出光场的量子资源尚有较大开发空间。
潘晓州[9]（2019）在《基于原子系综四波混频过程的相干反馈及量子纠缠研究》文中研究说明量子信息是一门新的交叉学科,它集量子力学,量子光学,信息科学等学科为一体。其中,非经典态（例如压缩态、纠缠态、单光子态、薛定谔猫态）,由于它们具有量子关联特性,被认为是重要的量子资源,可以用于实现量子信息传输、量子精密测量、量子计算。一个高量子关联特性的量子态可以有效地提高量子通信的保真度以及量子精密测量的灵敏度,因此提高量子态量子关联特性是至关重要的。我们将反馈控制策略应用于量子系统中,提出两种相干反馈控制方案,实现系统输出光场量子特性增强。另外,复用是光通信的一个重要概念,它将多个信息通道集合在一个信息通道里面,极大地提高信息通信容量。光轨道角动量作为一个重要的物理量,具有无限带宽的特点,可以用来实现信息传输。我们把复用和光轨道角动量相结合,将它们应用于连续变量量子系统,并且实现了光轨道角动量模式复用的连续变量纠缠,极大地提高了量子系统的通信容量。本论文包含以下三个工作:1、我们基于热铷原子蒸汽系综四波混频过程实现线性相干反馈控制。通过调节线性反馈控制器的反馈系数,我们可以提高系统输出光场的量子关联特性。此外,我们还发现线性反馈控制器存在一个最优反馈参数,可以最大化系统输出光场的量子关联特性。2、我们基于热铷原子蒸汽系综四波混频过程实现非线性相干反馈控制。通过调节非线性反馈控制器的增益强度,我们可以提高系统输出光场的量子关联特性。此外,我们还发现非线性反馈控制器存在一个最优增益强度,可以最大化系统输出光场的量子关联特性。3、我们基于热铷原子蒸汽系综四波混频过程实现光轨道角动量模式复用的连续变量纠缠。我们确定性地产生了13对纠缠的拉盖尔高斯模式:LG?,pr和LG-?,conj,其中?表示对应光轨道角动量模式的拓扑荷数,pr和conj分别表示探针光场和共轭光场。同时我们也证明了LG?,pr和LG?,conj（l≠0）模式之间不存在纠缠。以上结果从连续变量的角度证明了在四波混频过程中的非线性相互作用满足轨道角动量守恒。此外,我们研究了三种不同光轨道角动量相干叠加模式的纠缠特性。最后,我们还研究了泵浦腰斑大小对系统模式复用数目的影响。
刘伟[10]（2019）在《利用原子系综实现光场轨道角动量量子分束器》文中进行了进一步梳理光是信息的理想载体。压缩态和纠缠态光场在信息高速处理、大容量通信、确保信息安全以及提高测量的灵敏度等方面有着经典光场不可比拟的优势。所以压缩态和连续变量EPR纠缠态光场的制备是量子光学的一个研究热点。而基于原子的四波混频过程制备的非经典光场的频率可以与原子跃迁精确匹配,有力地推动了光场作为量子信道和原子作为量子节点的量子网络的发展,为量子通信提供保障。轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）光束有着特殊的空间结构,可以构成无限维的希尔伯特空间,被广泛应用于量子编码、高维大容量的量子通信。针对轨道角动量光束的重要应用价值以及四波混频过程制备非经典光场的独特优势,实验上对铯原子系综中基于四波混频过程产生携带轨道角动量的非经典光场的量子性质展开了研究。具体研究工作如下:1.实验上在热铯蒸汽中基于双Λ能级四波混频过程产生了携带非零轨道角动量的连续变量Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）纠缠态。我们首先获得了一阶拉盖尔高斯明亮孪生光束,放大的探针光和新产生的共轭光携带与种子光相同和相反的拓扑荷数,且它们的强度差压缩度为6 dB。然后,在该系统中制备了两组份轨道角动量连续变量纠缠态,获得的纠缠度为4 dB。2.研究了四波混频过程处于非放大状态下的量子关联特性。在四波混频过程产生的探针光和共轭光增益和等于1的情况下,仍然观察到l=-1阶探针光束和l=+1阶共轭光束之间具有0.9 dB的量子关联,表明该四波混频装置具有了轨道角动量光束量子分束器的功能。基于四波混频过程具有多空间模式的优点,这项工作为四波混频装置实现图像的量子分束器提供了可能。
二、利用连续准相位匹配光学参量振荡器实验强度差压缩态的实验研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、利用连续准相位匹配光学参量振荡器实验强度差压缩态的实验研究（论文提纲范文）
（1）压缩光源中高性能光电探测器的实验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 研究动机 |
| 1.1.2 发展现状 |
| 1.2 量子光学基础 |
| 1.2.1 光场的量子化 |
| 1.2.2 Fock态 |
| 1.2.3 正交算符 |
| 1.2.4 相干态 |
| 1.2.5 压缩态 |
| 参考文献 |
| 第二章 平衡零拍探测器的理论分析 |
| 2.1 光电二极管介绍 |
| 2.2 平衡零拍探测的原理 |
| 2.3 基于跨阻放大器的平衡探测电路 |
| 2.3.1 电路的增益谱 |
| 2.3.2 电路的电子学噪声谱 |
| 2.4 平衡零拍探测器参数和对测量压缩态的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 极低功率位相锁定共振型光电探测器的研究 |
| 3.1 共振型光电探测器的设计 |
| 3.1.1 Q值的理论分析 |
| 3.1.2 高Q值的实验测量 |
| 3.2 实验装置和结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 用于低频段明亮压缩态测量的平衡零拍探测器的研究 |
| 4.1 低频段平衡零拍探测器信噪比分析 |
| 4.2 实验装置和结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 噪声探测和位相控制相互独立平衡零拍探测器的研究 |
| 5.1 平衡零拍探测用于锁相的误差信号 |
| 5.2 平衡零拍探测器的电路设计 |
| 5.3 实验装置和结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 高压缩度1550nm压缩态光场的制备和测量 |
| 6.1 1550nm压缩态光场制备的原理图和实验装置图 |
| 6.2 1550nm压缩态光场制备中关键器件的分析 |
| 6.2.1 激光光源和模式清洁器 |
| 6.2.2 光学参量振荡腔 |
| 6.2.3 移相器 |
| 6.3 低频段1550nm真空压缩态光场的测量 |
| 6.4 MHz频段1550nm明亮压缩态光场的测量 |
| 6.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 攻读学位期间获奖情况 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（2）连续变量量子照明中的量子光源研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 量子照明雷达 |
| 1.3 本论文的研究内容 |
| 第二章 量子光场的基本概念 |
| 2.1 量子噪声和量子压缩态 |
| 2.1.1 电磁场的量子噪声 |
| 2.1.2 光的量子态 |
| 2.2 平衡零拍探测 |
| 2.3 连续变量量子光源 |
| 2.3.1 压缩态光场 |
| 2.3.2 纠缠态光场 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 光学谐振腔的传输特性 |
| 3.1 光学谐振腔的类别 |
| 3.2 光学谐振腔的能量特性 |
| 3.3 光学谐振腔的传输函数 |
| 3.4 光学谐振腔的噪声特性 |
| 3.5 光学谐振腔的应用 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 量子光源的制备 |
| 4.1 压缩的类型 |
| 4.2 光学参量过程 |
| 4.2.1 光学参量放大 |
| 4.2.2 晶体的非线性极化 |
| 4.2.3 光学参量过程的图形描述 |
| 4.3 光学参量振荡腔 |
| 4.3.1 单共振与双共振腔型 |
| 4.3.2 两种腔型的特性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 量子照明的实验研究 |
| 5.1 压缩带宽 |
| 5.2 量子光源的实验结果 |
| 5.2.1 实验装置及过程 |
| 5.2.2 测量结果 |
| 5.3 实验研究方案 |
| 5.3.1 直接测量 |
| 5.3.2 分束测量 |
| 5.3.3 基于压缩光场的增强探测 |
| 5.3.4 基于纠缠光场的增强探测 |
| 5.4 量子照明实施方案 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（3）单共振光学参量振荡器的经典和量子特性的理论和实验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 近红外和中红外激光的应用和产生 |
| 1.1.1 近红外和中红外激光的应用 |
| 1.1.2 近红外和中红外激光的产生 |
| 1.2 利用SRO获得连续宽调谐红外激光的研究方法和研究现状 |
| 1.2.1 泵浦调谐 |
| 1.2.2 非线性晶体的极化周期和温度调谐 |
| 1.2.3 腔长调谐 |
| 1.3 量子关联的应用和研究现状 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 第二章 利用驻波腔和环形腔SRO获得宽调谐的红外激光 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单共振光学参量振荡器的设计 |
| 2.2.1 泵浦光源 |
| 2.2.2 非线性晶体 |
| 2.2.3 腔型的设计 |
| 2.3 实验装置 |
| 2.3.1 利用驻波腔SRO获得宽调谐红外激光的实验装置 |
| 2.3.2 利用环形腔SRO获得宽调谐红外激光的实验装置 |
| 2.4 实验结果与分析 |
| 2.4.1 信号光的模式 |
| 2.4.2 输出功率随泵浦功率的变化 |
| 2.4.3 波长调谐特性 |
| 2.4.4 调谐过程中信号光和闲置光功率的变化 |
| 2.4.5 信号光和闲置光的功率波动和频率漂移 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 利用SRO获得无跳模连续宽调谐的红外激光 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论分析 |
| 3.3 实验装置 |
| 3.3.1 利用SRO获得无跳模连续调谐红外激光的实验装置 |
| 3.3.2 直流偏置电压信号的产生 |
| 3.3.3 控温系统 |
| 3.3.4 信号光模式的监视 |
| 3.3.5 标准具角度的控制 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.4.1 晶体温度随时间的变化 |
| 3.4.2 信号光的模式及线宽 |
| 3.4.3 非线性晶体的温度调谐 |
| 3.4.4 乙炔和甲烷的吸收谱线 |
| 3.4.5 信号光和闲置光的功率波动和频率漂移 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 SRO输出信号光和闲置光强度噪声的理论和实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论分析 |
| 4.2.1 信号光和闲置光的强度噪声特性 |
| 4.2.2 标准具内信号光的光程变化 |
| 4.2.3 MgO:PPLN晶体温度变化对SRO光学腔长的影响 |
| 4.3 实验装置 |
| 4.4 实验结果与分析 |
| 4.4.1 泵浦激光的强度噪声 |
| 4.4.2 通过改变晶体温度实现了SRO输出激光强度噪声的降低 |
| 4.4.3 优化标准具的角度实现了SRO输出激光强度噪声的降低 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 利用SRO获得1.5μm和3.3μm之间的双色量子关联 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论分析 |
| 5.3 实验装置 |
| 5.4 测量方法 |
| 5.4.1 直接探测方法 |
| 5.4.2 探测器的性能 |
| 5.5 实验结果与分析 |
| 5.5.1 信号光和闲置光之间的量子关联 |
| 5.5.2 不同分析频率下信号光和闲置光之间的量子关联 |
| 5.5.3 不同泵浦参数下信号光和闲置光之间的量子关联 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 成果目录 |
| 致谢 |
| 个人简况 |
（4）连续变量高阶模非经典光场的实验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 压缩态与纠缠态光场 |
| 1.3 高阶模压缩态光场 |
| 1.4 压缩态光场的研究进展 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 激光的模式 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 厄米高斯模(Hermite-Gaussian,HG) |
| 2.3 拉盖尔高斯模(Laguerre-Gauss,LG) |
| 2.4 高阶模式的产生 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 基模压缩态光场的产生与测量 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光学参量过程制备压缩态光场 |
| 3.3 锁定技术 |
| 3.3.1 锁腔技术 |
| 3.3.2 锁相技术 |
| 3.4 压缩态光场的探测 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 长时间稳定纠缠源的制备 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 纠缠与晶体温度波动的关系 |
| 4.3 实验装置 |
| 4.3.1 温度反馈回路 |
| 4.3.2 误差信号的提取 |
| 4.4 实验结果 |
| 4.4.1 温度反馈回路的锁定 |
| 4.4.2 本地光与信号光之间相位的锁定 |
| 4.4.3 长时间稳定纠缠的实现 |
| 4.4.4 讨论与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 连续变量高阶模压缩态光场 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光束整形系统 |
| 5.2.1 空间光调制器 |
| 5.2.2 Gerchberg-Saxten(GS)算法 |
| 5.2.3 光束整形系统原理 |
| 5.3 数值模拟分析 |
| 5.4 高阶模压缩态光场的实验研究 |
| 5.4.1 实验装置 |
| 5.4.2 实验结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 连续变量高维纠缠 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 NOPA过程中的高维纠缠 |
| 6.3 双频本地光的构造 |
| 6.4 基于光学频率梳的边带纠缠 |
| 6.4.1 实验装置 |
| 6.4.2 实验结果 |
| 6.5 三维量子纠缠的制备 |
| 6.5.1 实验装置 |
| 6.5.2 实验结果 |
| 6.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 全文总结 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（5）基于空间复用型四波混频过程的量子网络调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子信息进展 |
| 1.2 非经典态的产生及实验实现 |
| 1.2.1 参量下转换过程 |
| 1.2.2 四波混频过程 |
| 1.3 多模非经典态的产生 |
| 1.3.1 光学分束系统 |
| 1.3.2 集成系统 |
| 1.4 本论文的创新点和主要内容 |
| 第二章 基本理论 |
| 2.1 电磁场量子化 |
| 2.2 光场模式 |
| 2.3 Wigner函数 |
| 2.4 常见的量子态 |
| 2.4.1 Fock态 |
| 2.4.2 相干态 |
| 2.4.3 压缩态 |
| 2.4.4 热态 |
| 2.5 高斯态 |
| 2.5.1 协方差矩阵 |
| 2.5.2 Wigner函数的协方差矩阵表示 |
| 2.5.3 Williamson分解 |
| 2.5.4 Bloch-Messiah分解 |
| 2.6 量子光学探测技术 |
| 2.6.1 强度差探测 |
| 2.6.2 平衡零拍探测 |
| 2.7 纠缠判据 |
| 2.7.1 部分转置正定判据 |
| 2.7.2 Duan判据 |
| 2.7.3 van Loock-Furusawa判据 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 四波混频系统 |
| 3.1 基于热铷原子系综的四波混频过程介绍 |
| 3.1.1 理论模型 |
| 3.1.2 相位匹配条件 |
| 3.1.3 四波混频输出光场强度差特性分析 |
| 3.1.4 四波混频输出光场纠缠特性分析 |
| 3.2 实验上产生铷原子的四波混频过程 |
| 3.2.1 激光器 |
| 3.2.2 声光调制器 |
| 3.2.3 热铷原子池 |
| 3.3 实验上测量强度差装置 |
| 3.4 实验上测量纠缠装置 |
| 3.4.1 实验装置 |
| 3.4.2 实验参数对纠缠度的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 四波混频过程产生的两体纠缠对损耗的鲁棒性研究 |
| 4.1 背景介绍 |
| 4.2 实验装置 |
| 4.3 实验结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于空间复用型四波混频过程的量子网络调控研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 实验系统 |
| 5.2.1 实验装置 |
| 5.2.2 系统完整的哈密顿量 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.3.1 量子调控的纠缠研究 |
| 5.3.2 协方差矩阵的测量以及PPT判据的检验 |
| 5.3.3 本征模研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 |
| 博士期间论文发表及会议 |
| 致谢 |
（6）基于四波混频过程的四组份纠缠的生成及轨道角动量模式的分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 量子光学的研究进展 |
| 1.2 轨道角动量光束的研究进展 |
| 1.2.1 光轨道角动量的应用 |
| 1.3 本文的创新点及研究内容 |
| 2 基本理论知识与实验技术 |
| 2.1 四波混频过程的理论介绍 |
| 2.1.1 铷原子系综四波混频过程 |
| 2.1.2 四波混频过程的输出光场的量子特性分析 |
| 2.2 量子光学理论 |
| 2.2.1 光学正交分量 |
| 2.2.2 光子数态 |
| 2.2.3 相干态 |
| 2.2.4 压缩态 |
| 2.2.5 纠缠态 |
| 2.2.6 光学线性分束器模型 |
| 2.3 泵浦光束和探针光束的制备 |
| 2.3.1 泵浦光束的制备 |
| 2.3.2 探针光束的制备 |
| 2.4 轨道角动量光束 |
| 2.4.1 拉盖尔-高斯光束 |
| 2.4.2 轨道角动量光束的制备方法 |
| 2.5 铷原子池 |
| 2.6 有关的实验细节 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 基于四波混频过程和线性分束器产生四组份纠缠的研究 |
| 3.1 由线性分束器连接的四波混频过程 |
| 3.2 部分转置正定判据 |
| 3.3 系统的纠缠结构 |
| 3.3.1 四组份纠缠 |
| 3.3.2 三组份纠缠 |
| 3.3.3 两组份纠缠 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 带有轨道角动量叠加模式泵浦的复杂四波混频过程的实验演示 |
| 4.1 实验装置 |
| 4.2 轨道角动量的测量方法 |
| 4.2.1 轨道角动量光束 |
| 4.2.2 测量方法的原理 |
| 4.3 实验结果与分析 |
| 4.3.1 强度差压缩 |
| 4.3.2 输出场的模式分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 本文的总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 硕士研究生期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（7）级联光纤参量放大器量子特性及应用的理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 量子信息技术简介 |
| 1.2 量子光源 |
| 1.2.1 量子光源分类 |
| 1.2.2 量子光源的制备 |
| 1.3 量子光源的频谱 |
| 1.4 量子增强的精密测量 |
| 1.4.1 量子增强的光学精密测量研究进展 |
| 1.4.2 多参数的量子精密测量 |
| 1.5 光纤参量放大器及其在量子技术中的应用 |
| 1.6 本文主要研究内容和创新点 |
| 第2章 参量放大器的量子理论模型 |
| 2.1 光场量子化 |
| 2.2 光学参量放大器理论模型 |
| 2.2.1 量子力学的三大绘景 |
| 2.2.2 光学参量放大器的单模模型 |
| 2.2.3 光学参量放大器的多模模型 |
| 2.3 低增益自发参量过程产生的量子态的量子特性 |
| 2.3.1 量子关联光子对的收集效率 |
| 2.3.2 单通道光子的模式特性 |
| 2.3.3 宣布式单光子态的模式纯度 |
| 2.4 高增益参量过程产生的量子态量子特性 |
| 2.4.1 参量放大器的噪声及关联特性 |
| 2.4.2 正交分量测量的传统方案 |
| 2.5 级联参量放大器理论模型 |
| 2.5.1 级联参量放大器经典理论 |
| 2.5.2 级联参量放大器噪声特性 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于级联参量放大器的多参数联合测量 |
| 3.1 多参数联合测量经典极限 |
| 3.2 级联参量放大器的输出特性研究 |
| 3.2.1 量子密集编码方案 |
| 3.2.2 单臂调制的非线性干涉仪实现多参数测量 |
| 3.2.3 基于正交分量联合测量法实现任意分量测量 |
| 3.3 多参数测量的海森堡极限 |
| 3.4 量子增强的多参数测量的简要实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 优化量子资源的位相测量 |
| 4.1 双臂调制的非线性干涉仪 |
| 4.1.1 双臂调制的非线性干涉仪的单端口测量 |
| 4.1.2 双臂调制的非线性干涉仪的联合测量 |
| 4.2 非线性干涉仪用于位相信号测量的实验验证 |
| 4.3 量子资源守恒原则 |
| 4.4 两正交分量测量的精度极限 |
| 4.4.1 双参数估计问题和Holevo Cramér-Rao bound的计算方法 |
| 4.4.2 双模压缩态的测量极限分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 高增益参量放大器辅助的连续变量纠缠测量 |
| 5.1 连续变量纠缠态的传统测量法 |
| 5.2 相敏参量放大器作为新型HD用于纠缠测量 |
| 5.2.1 简并相敏放大器测量光场的噪声起伏 |
| 5.2.2 非简并相敏放大器测量光场的不可分离度 |
| 5.2.3 新型平衡零拍探测器的优缺点 |
| 5.3 相敏放大器辅助平衡探测的纠缠测量 |
| 5.3.1 相敏放大器双输出口的联合测量 |
| 5.3.2 相敏放大器单输出口的纠缠测量 |
| 5.3.3 探测损耗对PSA辅助平衡探测装置测量结果的影响 |
| 5.3.4 新型纠缠测量装置的优缺点 |
| 5.4 纠缠测量的多模理论 |
| 5.4.1 脉冲光泵浦参量放大器产生多模EPR纠缠态 |
| 5.4.2 传统测量法测量EPR纠缠态的多模理论 |
| 5.4.3 相敏放大器辅助平衡探测方案的多模理论 |
| 5.5 实验验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 级联参量放大器调控频谱关联实现纯态光子源 |
| 6.1 基于级联参量放大器实现调控频谱理论 |
| 6.2 基于二级参量放大器的偏振纠缠源 |
| 6.2.1 偏振纠缠源的实验装置 |
| 6.2.2 实验过程和结果 |
| 6.3 基于三级参量放大器的关联光子对源及宣布式单光子源 |
| 6.3.1 三级参量放大器光子对源的特性分析 |
| 6.3.2 关联关联光子对源制备实验 |
| 6.3.3 Hong-Ou-Mandel干涉实验 |
| 6.4 热场强度关联函数修正实验 |
| 6.4.1 独立多时间模式热场干涉理论简介 |
| 6.4.2 四波混频热场强度关联函数修正实验 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 级联参量放大器实现调控频谱的影响因素分析 |
| 7.1 损耗对级联参量放大器产生光子态影响的理论分析 |
| 7.1.1 低增益级联参量放大器产生的光子态 |
| 7.1.2 级间损耗对光子态影响的理论 |
| 7.1.3 输出场主要参数的变化分析 |
| 7.2 级联参量放大器级间损耗影响的模拟分析 |
| 7.2.1 级间损耗对收集效率的影响 |
| 7.2.2 级间损耗对模式纯度的影响 |
| 7.2.3 级间损耗对宣布式单光子态强度关联函数的影响 |
| 7.3 各系统参数比较 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 论文工作总结 |
| 8.2 课题展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（8）基于非线性干涉仪的量子增强精密测量理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 量子增强的光学精密测量技术简介 |
| 1.2 基于连续变量光量子态的量子精密测量 |
| 1.2.1 连续变量量子态的研究现状 |
| 1.2.2 常见量子精密测量方案及研究进展 |
| 1.3 非线性干涉仪简介 |
| 1.3.1 非线性干涉仪的分类 |
| 1.3.2 基于非线性干涉仪的精密测量理论与实验研究进展 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第2章 基于非线性干涉仪的量子精密测量理论 |
| 2.1 参量放大器量子模型及其输出光场的量子特性 |
| 2.1.1 光场的算符描述 |
| 2.1.2 光学参量放大器模型 |
| 2.2 非线性干涉仪理论模型 |
| 2.2.1 非线性干涉的经典输出特性 |
| 2.2.2 非线性干涉仪的量子噪声特性 |
| 2.3 基于非线性干涉仪的多参数联合测量理论 |
| 2.3.1 多参数联合测量的经典极限 |
| 2.3.2 单臂传感的非线性干涉仪 |
| 2.3.3 利用联合测量实现多个任意正交分量的同时测量 |
| 2.4 基于非线性干涉仪的相敏增强位相测量理论 |
| 2.4.1 位相测量的经典极限 |
| 2.4.2 双臂传感的非线性干涉仪 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 光纤参量放大器的经典与量子特性实验研究 |
| 3.1 光纤四波混频过程与光纤参量放大器 |
| 3.2 脉冲泵浦的光纤参量放大器实验装置 |
| 3.2.1 任意可编程光谱整形 |
| 3.2.2 平衡零拍探测系统 |
| 3.2.3 相位锁定系统 |
| 3.2.4 数据采集与分析系统 |
| 3.3 参量放大器经典与量子特性测量实验结果 |
| 3.3.1 经典增益特性 |
| 3.3.2 参量放大器输出纠缠态的不可分离判据的测量 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 基于非线性干涉仪的多参数联合测量实验研究 |
| 4.1 实验方案与实验装置 |
| 4.1.1 任意正交分量信号调制 |
| 4.1.2 任意多参数同时测量方案 |
| 4.1.3 非线性干涉仪的工作点锁定的误差信号分析 |
| 4.2 两个正交分量的同时测量 |
| 4.3 对信号光分束实现三个非正交分量的同时测量 |
| 4.4 利用联合测量实现任意正交分量的同时测量 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 基于非线性干涉仪的相敏增强位相测量实验研究 |
| 5.1 实验方案与实验装置 |
| 5.2 基于双臂传感非线性干涉仪的位相信号测量结果 |
| 5.3 第二级参量放大器的量子信息分束特性分析 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 全光纤纠缠源性能提升的实验研究 |
| 6.1 参量放大器辅助的纠缠测量 |
| 6.1.1 测量原理 |
| 6.1.2 实验装置 |
| 6.1.3 不可分离判据测量结果 |
| 6.1.4 探测损耗不敏感特性 |
| 6.2 强度差压缩态的产生与测量 |
| 6.2.1 实验原理 |
| 6.2.2 实验装置及参数优化 |
| 6.2.3 强度差压缩度的测量结果 |
| 6.3 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 本文总结 |
| 7.2 课题展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）基于原子系综四波混频过程的相干反馈及量子纠缠研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子信息进展 |
| 1.1.1 离散变量量子系统 |
| 1.1.2 连续变量量子系统 |
| 1.1.3 热铷原子系综的四波混频 |
| 1.2 光轨道角动量光束 |
| 1.2.1 拉盖尔高斯光束 |
| 1.2.2 光轨道角动量的应用 |
| 1.2.3 光轨道角动量光束的产生方式 |
| 1.3 本论文的创新点和主要内容 |
| 第二章 基本理论 |
| 2.1 量子力学理论 |
| 2.1.1 波函数 |
| 2.1.2 量子力学的基本假设 |
| 2.1.3 不确定关系 |
| 2.1.4 量子绘景 |
| 2.2 量子光学理论 |
| 2.2.1 光场量子化 |
| 2.2.2 正交分量态 |
| 2.2.3 光子数态 |
| 2.2.4 相干态 |
| 2.2.5 双模压缩态 |
| 2.2.6 光学偏振分束器模型 |
| 2.3 量子光学探测技术 |
| 2.3.1 强度探测 |
| 2.3.2 平衡零拍探测 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 四波混频系统 |
| 3.1 基于热铷原子系综的四波混频过程介绍 |
| 3.1.1 理论模型 |
| 3.1.2 相位匹配条件 |
| 3.2 基于四波混频系统产生关联光束的实现 |
| 3.2.1 基于四波混频系统产生关联光束的实验装置 |
| 3.3 四波混频输出光场的量子特性分析 |
| 3.3.1 强度差压缩特性 |
| 3.3.2 正交分量压缩特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于四波混频系统的反馈控制研究 |
| 4.1 背景介绍 |
| 4.2 线性相干反馈控制系统的理论研究 |
| 4.2.1 理论模型 |
| 4.2.2 系统损耗 |
| 4.3 线性相干反馈控制系统的实验研究 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 相位锁定 |
| 4.3.3 结论和分析 |
| 4.4 非线性相干反馈控制系统的实验研究 |
| 4.4.1 理论模型 |
| 4.4.2 实验装置 |
| 4.4.3 结论和分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于四波混频系统的光轨道角动量模式复用的纠缠研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 光轨道角动量模式复用的纠缠理论研究 |
| 5.2.1 光轨道角动量模式复用的纠缠模型 |
| 5.2.2 光轨道角动量高维纠缠模型 |
| 5.3 光轨道角动量模式光场的平衡零拍探测 |
| 5.3.1 理论模型 |
| 5.4 光轨道角动量光束实验产生方法 |
| 5.5 光轨道角动量模式复用的纠缠实验研究 |
| 5.5.1 实验装置 |
| 5.5.2 结论和分析 |
| 5.5.3 输出光场图像 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 博士期间论文发表及会议 |
（10）利用原子系综实现光场轨道角动量量子分束器（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 量子光学基础 |
| 1.2.1 海森堡不确定关系 |
| 1.2.2 相干态 |
| 1.2.3 压缩态 |
| 1.2.4 纠缠态 |
| 1.3 轨道角动量光束 |
| 1.3.1 轨道角动量光束的描述 |
| 1.3.2 轨道角动量光束的产生 |
| 1.3.3 轨道角动量光束拓扑荷数的判断 |
| 1.4 量子光学常用的探测方法 |
| 1.4.1 强度探测 |
| 1.4.2 平衡零拍探测 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 铯原子蒸汽中四波混频过程的基本理论 |
| 2.1 四波混频过程的理论模型 |
| 2.2 强度差压缩的理论推导 |
| 2.3 纠缠分析 |
| 2.4 损耗分析 |
| 2.5 相位匹配条件 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 制备两组份轨道角动量连续变量纠缠态 |
| 3.1 研究背景与意义 |
| 3.2 实验装置 |
| 3.2.1 激光系统 |
| 3.2.2 使用光学锁相环产生探针光 |
| 3.2.3 铯原子池 |
| 3.2.4 探测系统 |
| 3.3 产生携带轨道角动量量子孪生光束 |
| 3.4 产生两组份轨道角动量连续变量纠缠态 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 利用四波混频过程实现光场轨道角动量量子分束器 |
| 4.1 研究背景与意义 |
| 4.2 使用电光调制器产生探针光 |
| 4.3 实验方案 |
| 4.4 实验结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简介 |
四、利用连续准相位匹配光学参量振荡器实验强度差压缩态的实验研究（论文参考文献）
- [1]压缩光源中高性能光电探测器的实验研究[D]. 王锦荣. 山西大学, 2021(01)
- [2]连续变量量子照明中的量子光源研究[D]. 王俊萍. 山西大学, 2021(12)
- [3]单共振光学参量振荡器的经典和量子特性的理论和实验研究[D]. 聂丹丹. 山西大学, 2020(08)
- [4]连续变量高阶模非经典光场的实验研究[D]. 马龙. 山西大学, 2020(08)
- [5]基于空间复用型四波混频过程的量子网络调控研究[D]. 张凯. 华东师范大学, 2020(10)
- [6]基于四波混频过程的四组份纠缠的生成及轨道角动量模式的分析[D]. 余胜. 华东师范大学, 2020(12)
- [7]级联光纤参量放大器量子特性及应用的理论与实验研究[D]. 李嘉敏. 天津大学, 2020(01)
- [8]基于非线性干涉仪的量子增强精密测量理论与实验研究[D]. 刘宇宏. 天津大学, 2019(01)
- [9]基于原子系综四波混频过程的相干反馈及量子纠缠研究[D]. 潘晓州. 华东师范大学, 2019(02)
- [10]利用原子系综实现光场轨道角动量量子分束器[D]. 刘伟. 山西大学, 2019(01)