基于飞秒脉冲同步泵浦光学参量振荡器(SPOPO)产生的时域多模非经典光场与空间的厄米高斯多模相结合, 可以产生具有时空多模特性的非经典光场, 将有望进一步扩展量子信道容量并且进行量子测量。为了实现SPOPO中多横模共振所搭建的非平面环形腔, 其在补偿了像散的同时引入了光束的图像旋转。本文就这一问题, 采用了高斯光束反射坐标系的构建方法, 分析了非平面环形腔中坐标旋转的成因。并且进一步使用多光束干涉的方法理论上计算了当光束在谐振腔内一圈旋转3.26°的情况下总旋转角为25.641°。通过实验模拟验证了理论计算的正确性, 并分析了在不同的坐标旋转角以及在不同透射率透射镜的情况下腔镜输出模式的旋转角度, 得出了输出模式旋转角度与二者的关系, 为进一步优化SPOPO系统和研究非平面腔SPOPO中的多模纠缠关系提供了依据。

飞秒脉冲同步泵浦光学参量振荡器(SPOPO)可以产生非经典光学频率梳,在时域多模量子光场基础上,引入光场的空间自由度,可以获得具有时空多模特性的新型压缩态光场。这种多模压缩态可以同时实现波分复用和空分复用,是扩充量子信道容量、实现量子计算的重要工具。由于SPOPO中凹面镜的入射(出射)光线与法线通常具有一定的折叠角,其引入的像散导致某些同阶数高阶模式(例如厄米高斯01和10模)在腔内产生的Gouy相位不同,无法在腔内共振,从而限制了空间多横模压缩态的产生。本文在理论上计算了SPOPO中子午面和弧矢面产生的光束腰斑大小、位置及Gouy相位差,提出了一种补偿像散的方案,实验上实现了SPOPO内的厄米高斯01与10模的同时共振。

用中心波长为850 nm, 重复频率为76 MHz, 脉宽为130 fs的飞秒脉冲光产生二次谐波, 泵浦TEM01模的同步光学参量振荡器, 实验上获得了TEM01模大约4倍的经典增益, 并给出了理论分析。这是产生高阶模飞秒脉冲光非经典频率梳的重要步骤, 理论预计该增益下可以得到-220 dB的TEM01模脉冲压缩光。