1 山西大学物理电子工程学院 山西 太原 030006
2 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
二阶非线性光学参量过程的上转换和下转换过程是扩展激光波长范围的一种手段, 其中上转换过程中的倍频与和频可以有效产生短波长激光。本文提出利用1 438.9 nm的基频光场注入内置一块单周期结构的极化铌酸锂晶体(PPLN)的双端光学腔, 在极化晶体的同一周期内, 产生719.45 nm的二倍频光场和479.63 nm的三倍频光场, 得到的两束光场分别从双端倍频腔两端输出。研究设计了晶体的周期结构, 使得二倍频和三倍频的两个非线性光学过程在PPLN晶体的同一极化周期内同时性满足准相位匹配条件, 实现二倍频和三倍频光场同时产生。并计算分析晶体极化周期, 基频光波长和温度三个参数之间的关系, 得到的结论可为单激光在单周期结构极化晶体中产生双波长激光提供理论参考价值。
非线性光学 周期极化晶体 准相位匹配 倍频 和频 nonlinear optics periodic polarized crystal quasi-phase matching double frequency sum frequency 量子光学学报
2023, 29(3): 030701
1 山西大学物理电子工程学院，山西 太原 030006
2 量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
3 山西大学光电研究所，山西 太原 030006
4 太原理工大学信息化管理与建设中心，山西 太原 030024
实验搭建了高阶模光学小位移测量系统。利用高阶模作为本底光的平衡零拍系统进行测量，在600 kHz~3 MHz频率段，以200 kHz为间隔，分别测量了13个频率处的小位移，并给出了相应的最小可测位移量。在不同2 MHz信号光功率条件下，研究了压电陶瓷驱动电压、噪声功率谱、信噪比以及最小可测位移量之间的关系，并利用90 的信号光获得了1.76×10-10 m的最小可测位移量。该结果为基于光束横向位移测量系统进一步减小测量范围的下限提供了理论与实验依据。
量子光学 小位移测量 高阶横模 信号光功率 信噪比
1 山西大学 物理电子工程学院, 山西 太原 030006
2 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
本文研究了由厄米高斯模TEM00作为信号光场、TEM10模作为本地光组成的小位移产生及平衡零拍探测系统, 实验上开展了基于该系统的声频段(20 Hz～20 kHz)横向小位移的产生和测量, 讨论了系统散粒噪声、指向性噪声和激光强度噪声对最小可测位移量的影响。通过噪声测量实验结果, 当信噪比为3 dB时给出了声频段不同频率处的最小可测位移量, 其中1 kHz处为 3×10－9?m, 10 kHz处为 1.2×10－10?m, 15 kHz处为0.85×10－10?m。本文为小位移测量系统中抑制声频段激光噪声, 减小系统指向性噪声的实验和理论研究奠定了一定的基础。
横向小位移 声频 指向性噪声 强度噪声 transverse small displacement Audio directional noise the intensity of the noise
山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
EPR(Einstein-Podolsky-Rosen)导引展现出一种不同于量子纠缠态与Bell非局域性的量子非局域性,其中单向EPR导引在量子秘密共享中尤为重要。提出了一种通过在EPR纠缠态的一方增加噪声来改变EPR导引特性的方案,在引入噪声之后,分析了导引参数与可变分束器的反射率之间的关系,并研究了EPR导引的方向由双向到单向的改变过程。该研究对非对称的量子非局域性操控以及量子信息传递过程中的量子控制具有重要意义。
量子光学 EPR导引 噪声 非对称性 量子信息
1 山西大学 物理电子工程学院,山西 太原 030006
2 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
压缩态光场是连续变量量子信息科学研究的重要资源。本文提出了一种利用级联的单共振倍频系统提高压缩度的方案,研究表明两次倍频分别产生的二次谐波与四次谐波场为压缩态光场,且四次谐波场的压缩度比二次谐波场提高了大约3 dB。我们还研究了两个谐波场的压缩度随泵浦场衰减率、泵浦功率的变化关系。该系统不仅可以增强压缩态光场的压缩度,而且能将压缩光拓展到更短的波长区域。此外,通过对波长1 014.8 nm的基频光进行四倍频获得与汞原子吸收线波长相对应的压缩光场,对量子存储、光谱测量和光频标具有实用价值。
级联倍频 压缩态 量子噪声 Cascaded frequency doubling Squeezed state Quantum noise
1 山西大学物理电子工程学院,山西 太原 030006
2 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
本文提出了一种基于线性光学的多通道混合纠缠态方案。最初的混合纠缠态是在连续变量猫态和分离变量单光子量子比特之间产生。该方案基于线性光学元件,利用分束器在初始混合纠缠态基础上产生多通道混合纠缠态(M组)。在此基础上,对每对混合纠缠态相对初始混合纠缠态的保真度进行了计算,并分析了保真度随所分份数多少及猫态大小的变化关系。这种多通道混合纠缠态将会为涉及分离变量与连续变量的多通道量子信息传输及存储、量子网络节点信息分布等提供重要的资源。
线性光学 混合量子信息 量子网络 Linear optics Hybrid quantum information Quantum networks
1 山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
2 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
将Nd:YVO4-KTP固体激光器输出的532 nm和1064 nm激光分别作为抽运光和种子光注入一个内置周期极化磷酸氧钛晶体的简并光学参量放大器，通过非线性光学参量过程产生明亮的高阶横模TEM01正交振幅压缩态光场，利用平衡零拍探测系统测得其压缩度为2.2 dB，利用数字存储示波器记录经信号处理系统变换的数据，再通过自编的软件利用量子层析测量技术得到了该压缩态光场在相空间的Wigner准概率分布函数，并将其与理论结果作了对比，两者基本一致。
量子光学 压缩态光场 高阶厄密高斯模 光学参量放大器 Wigner准概率分布函数
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KTiOPO4(KTP)材料非线性系数d33对应的二阶非线性0-类准相位匹配，理论上设计构造了一种周期极化KTiOPO4晶体(PPKTP)，当晶体温度为20℃时，晶体准相位匹配格子的周期为10.70 μm。波长为550 nm的激光泵浦由该晶体组成的光学参量振荡器能产生含852 nm信号光和1550 nm的闲置光的双色纠缠，其中信号光对应 Cs原子吸收线，闲置光1550 nm对应光纤通讯波长。该纠缠光对量子信息网络和原子信息存储有非常重要的意义。
准相位匹配 周期极化晶体 光学参量振荡 双色纠缠 quasi phase matching periodically poled crystal optical parametric oscillator bicolor entanglement
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
本文在实验上测量了运转于阈值以上的双共振光学参量振荡器所产生的孪生光束在时域内的关联特性。在分析腔带宽对孪生光束强度量子关联影响的基础上,通过时域内的数据采集,运用改变孪生光束其中一臂的时间延时的方法来考察时域内孪生光束关联度的变化。在实验上给出了孪生光束关联度大小随时间变化的结果。
光学参量振荡器(OPO) 孪生光束 时间关联 optical parametric oscillator (OPO) twin beams time-domain
山西大学光电所量子光学和光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
对单频光纤激光系统的输出噪声进行了测量和研究, 利用前置光电负反馈方法对光纤激光器的强度噪声进行了抑制, 调节反馈增益和延迟时间, 可以在不同的边频处接近散离噪声极限, 在分析频率6.0 MHz处抑制程度达到22 dB。
量子光学 单频光纤激光器 强度噪声 光电前馈 噪声抑制
