【摘 要】
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单光子探测器的探测效率标定在量子信息技术、航天遥感测量等领域都有重要意义。相比于利用标准链进行标定的方法,利用关联光子对进行绝对标定的方法摆脱了标准器和传递链的限制,避免了标准传递过程中的偏差累积,具有良好的可重复性。对于这种绝对标定方法,已有的研究工作主要是对单一波长或小范围的波长进行标定。随着量子信息技术的发展,波分复用技术作为拓展量子信道容量的有效方法开始受到人们的关注,此前的研究已经不能满
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单光子探测器的探测效率标定在量子信息技术、航天遥感测量等领域都有重要意义。相比于利用标准链进行标定的方法,利用关联光子对进行绝对标定的方法摆脱了标准器和传递链的限制,避免了标准传递过程中的偏差累积,具有良好的可重复性。对于这种绝对标定方法,已有的研究工作主要是对单一波长或小范围的波长进行标定。随着量子信息技术的发展,波分复用技术作为拓展量子信道容量的有效方法开始受到人们的关注,此前的研究已经不能满足对单光子探测器效率在宽谱范围内进行标定的需求。针对这一点,本文利用具有特殊色散的光子晶体光纤,通过自发四波混频过程制备了大范围可调谐的关联光子对来标定单光子探测器在多个波长处的探测效率。本文主要内容如下:1.介绍了利用光纤产生关联光子对的理论基础。在概述光纤中影响四波混频过程中增益的因素的基础上,对于文章中使用的光子晶体光纤,给出了色散分析模型,并根据电镜扫描结果对光子晶体光纤的色散曲线以及相位匹配的波长范围进行了初步的计算。并且,根据自发四波混频的量子理论,给出了光纤中双光子态的频谱关联函数以及关联光子对的收集效率,指出滤波器带宽对收集效率的影响,为绝对标定探测器效率实验的参数优化提供了理论依据。2.搭建了绝对标定的实验装置,并对装置中的关键参数进行测量和介绍。对实验使用的光子晶体光纤的色散进行了测量,得到了关联光子对的产生波长。设置了信号与闲频通道的滤波器带宽使信号光子的条件收集效率近似为1。根据实际情况设置了单光子探测器的工作模式,利用脉冲光对门模模式下的门脉冲有效门宽进行了测量。对效率标定时对各条件参数的依赖关系进行了论述,并说明了各参数精度对结果的影响。3.绝对标定了单光子探测器在多个波段探测效率。利用具有特殊色散的光子晶体光纤,通过自发四波混频过程产生了波长可分别在750-880 nm和1310-1620 nm范围内连续调谐的量子关联光子对;并利用所产生的光子对,在1310nm、1350 nm、1550 nm、1570 nm、1590 nm和1610 nm六个选定的通信波段波长处,实现了对一台基于In Ga As/In P雪崩光电二极管的单光子探测器的探测效率标定。1550 nm处的量子效率标定结果为(11.8±0.2)%,与采用衰减脉冲激光测量结果一致。其它波长处相对于1550 nm的效率,则与使用衰减连续光测量得到的效率曲线相符合,显示了标定测量结果的正确性。
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