全光纤量子关联光源

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量子关联光源在量子信息领域应用前景广阔。商售的色散位移光纤(DSF)不仅价格便宜,而且能够有效地产生基于光纤自发四波混频(SFWM)效应的量子关联光子对。光纤器件产品种类丰富、技术成熟、体积小巧、结构灵活,尤其是通信波段的光纤器件产品具备明显的价格优势,因此全光纤的结构便于实现量子关联光源的低成本化和小型化。  但是,用色散位移光纤制备通讯波段的关联光子对的缺点是会产生喇曼噪声。为了减小喇曼噪声,提高关联光源的纯度,人们已经研究了脉冲泵浦相对于连续泵浦的优势,并报道了失谐、光纤的温度、泵浦脉冲的峰值功率和谱宽,及自相位调制对关联光源纯度的影响。为全面优化关联光源参数,尽可能地减少喇曼噪声,本文进一步研究了泵浦啁啾对关联光源纯度的影响。在理论基础较为全面的情况下,选取较优的参数搭建了全光纤量子关联光源,实现了关联光源的实用化。  本文的主要内容包括以下两个部分:  一、通过理论结合实验,分析了泵浦的线性啁啾对关联光源的影响。假设泵浦为带有线性啁啾的高斯脉冲,利用四波混频量子理论推导了泵浦含有线性啁啾时的信号(闲频)通道自发四波混频光子产生率及关联光源的纯度。实验时,在泵浦滤波前加入1.2km普通单模光纤,以引入显著的啁啾。理论和实验均验证泵浦啁啾通过减小四波混频光子的比例降低了量子关联光源的纯度。  二、综合已有的理论,全面优化量子关联光源的参数,搭建了通讯波段全光纤量子关联光源。用谱宽1nm、中心波长1533.47nm的泵浦脉冲抽运零色散波长为1532nm的800mDSF,获得了通讯波段量子关联光子对,信号(闲频)通道的中心波长为1529.55nm(1537.4nm)。在单通道光子产生率小于0.013/pulse时,纯度CAR可大于10,这表明该关联光源对量子通信具有一定的实用意义。
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