1 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
2 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
基于氮化硅薄膜和法布里-珀罗腔的光力系统在量子物理及精密测量等领域具有重要的应用价值。氮化硅薄膜机械振子共振频率的实时可调对于控制薄膜与光场的相互作用非常重要。提出并实验验证了利用高频非共振激励调控薄膜振子共振频率的方法。通过建立高频非共振激励下薄膜振子频率响应模型，搭建光纤干涉仪实时监测薄膜振子的运动情况，发现通过调节激励电压幅度可以有效地调控薄膜振子的共振频率，同等激励强度下基模共振频率的漂移量比高阶模大。同时利用该方法对薄膜振子的共振频率进行了稳频，使其漂移率为未加激励时的1/200。该方法为薄膜振子的频率稳定、研究机械模式间线性和非线性耦合以及多模腔光力相互作用等打下了技术基础。
量子光学 光力学 氮化硅薄膜 高频激励 频率响应 光学学报
2022, 42(13): 1327001
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Opto-Electronics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
3 College of Physics and Electronic Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
4 School of Science, North University of China, Taiyuan 030051, China
5 School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University, Singapore 639798, Singapore
6 College of Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China
We designed and demonstrated experimentally a silicon photonics integrated dynamic polarization controller. The overall size of the dynamic polarization controller on chip is . The modulation bandwidth is 30 kHz. By using a variable step simulated annealing approach, we achieve a dynamic polarization extinction ratio greater than 25 dB. A numerical simulation method was used to optimize the relevant parameters of the dynamic polarization controller. It is expected that the dynamic polarization controller can be utilized in fiber communication systems or silicon photonics integrated quantum communication systems to minimize the size and decrease the cost further.
dynamic polarization controller simulated annealing approach dynamic polarization extinction ratio Chinese Optics Letters
2022, 20(4): 041301
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, 太原 030006
采用级联非平衡马赫-曾德光纤干涉仪来降低激光额外噪声,并实验证明了其可行性及激光噪声抑制效果.当光纤干涉仪两臂长度差为127 m时,通过自制的自动相位锁定装置,可以长时间稳定地将干涉仪两臂的相对相位锁定在零相位,此时激光光场在800 kHz及其整数倍频率处的额外噪声得到高效地抑制,降低幅度可达45 dB以上.调节干涉仪的两臂差,可以改变噪声过滤的频段.基于该方法的噪声抑制装置结构紧凑、成本低,可应用于量子光力系统中散粒噪声极限光场的获得.
激光噪声抑制 级联非平衡马赫-曾德光纤干涉仪 相位锁定 量子光力 Laser noise suppression Cascaded imbalanced fiber Mach-Zehnder interferome Phase locking Quantum optomechanics
量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学光电研究所, 山西 太原 030006
本文提出了一种锁定铌酸锂马赫-曾德尔调制器(MZM)偏置工作点的方法, 通过引入一个特殊的测试电压和校准马赫-曾德尔调制器的最大输出光强, 反馈信号受输入光功率的波动和探测器的暗噪声影响很小, 偏置锁定精度可以达到±005°(标准偏差)。这种方法可以锁定铌酸锂马赫-曾德尔调制器传递函数上的任意工作点, 且不需要加入额外的扰动信号, 可以应用于连续变量量子密钥分发等领域。
连续变量量子密钥分发 铌酸锂马赫-曾德尔调制器 偏置控制 continuous-variable quantum key distribution lithium niobate Mach-Zehnder modulators bias control
量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学光电研究所, 山西 太原 030006
基于多级编码／多级译码(MLC／MSD)系统实现了连续变量量子密钥分发的逆向数据协调。讨论了高斯连续变量量化过程中使互信息量最大时最佳量化区间的选取,并且通过理论计算给出了信噪比为4 dB的情况下各级等价信道的最佳码率。协调方案中选择低密度奇偶校验码(LDPC)作为信道编码,结合边信息译码原理最终通过LDPC迭代译码算法实现了数据的逆向协调。
连续变量 量子密钥分发 逆向协调 低密度奇偶校验码 continuous variable quantum key distribution reverse reconciliation low density parity check code
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
报道了激光二极管(LD)端面抽运的1053 nm全固态连续单频稳频Nd∶YLF环形激光器的设计及实验结果。为克服Nd∶YLF晶体应力裂纹极限小的缺点, 采用了较长的、低掺杂的沿c轴切割的Nd∶YLF晶体。激光器的阈值抽运功率为4.7 W, 当抽运光功率为17.9 W时, 单频输出功率可达4.21 W, 长期功率稳定性为±0.8％(4.75 h), 自由运转频率波动为±10 MHz/min。为了改善激光器的频率稳定性, 利用电子伺服系统将激光器的频率锁定在共焦法布里-珀罗(F-P)腔的共振透射峰上, 锁定后, 激光器的频率波动降低为±1.7 MHz/min。
激光器 单频 激光二极管端面抽运 稳频
1 量子光学与光量子器件国家重点实验室
2 山西大学光电研究所，山西 太原 030006
利用自制的单频连续Nd∶YVO4激光器输出的1064nm激光作为抽运源，通过周期性极化KTP晶体外腔倍频过程实现了倍频绿光的正交振幅压缩，并研究了绿光压缩度对抽运光功率的依赖关系，当抽运光功率为59 mW时，实验中观察到压缩度为0．6 dB(考虑到探测效率，实际压缩度为1．1 dB)的明亮绿光振幅压缩光，实验结果与理论预测基本一致。
准相位匹配 外腔谐振倍频 压缩态光场 quasi-phase-matched extra-cavity resonant doubling squeezed light
量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西大学光电研究所,山西太原,030006
利用全固化单频Nd: YVO4激光器泵浦双共振准相位匹配铌酸锂连续光学参量振荡器,实验研究了该光学参量振荡器下转换光的调谐特性.通过改变PPLN晶体的温度及OPO的腔长,下转换光的调谐范围分别为189 nm和175 nm,通过改变泵浦光频率,信号光频率连续调谐375 MHz.实验结果与理论计算值基本吻合.
准相位匹配 双共振光学参量振荡器 调谐
量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西大学光电研究所,山西,太原,030006
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,保密程度有较大的提高.
正交压缩态光 连续变量 量子密码术
量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西大学光电研究所,山西太原,030006
在利用模清洁器改善全固化单频Nd:YVO4激光器输出激光质量的基础上,利用准相位匹配(QPM)技术抽运三共振周期性极化铌酸锂晶体组成的光学参量振荡器(PPLN OPO),在低至1.5 mW的阈值抽运功率下获得2.1 μm的近简并下转换光输出;当抽运功率为6 mW时,输出0.9 mW下转换光,光-光转换效率为15%.
准相位匹配 低阈值 三共振光学参量振荡器
