压缩态光场的制备及其应用

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在过去的几十年中,除了研究量子力学的基本概念外,量子光学的发展也很迅速,尤其是压缩态光场。压缩态是噪声分布被压缩的相干态,即一种非经典现象,由于其某个正交分量的量子噪声低于经典散粒噪声极限,根据这种特点我们可以将压缩态光场应用在很多领域,如:精密测量、量子通信、量子雷达等。压缩态光场的产生方式有多种,其中光学参量振荡是一种很有效的方法,它是在一个OPO腔中,根据晶体的非线性效应来发生光学参量下转换的过程,这种方法的优点是在产生过程中噪声对其干扰作用很小而且最后制备出来的压缩态在纯度高的情况下比较稳定。在产生压缩态的过程中,系统损耗、锁腔和相位的稳定性以及探测系统的探测效率是限制光压缩度的主要因素,系统损耗包括光路中各种镜片导致的线性损耗、腔的逃逸效率、输出耦合镜的透射损耗、腔内非线性作用的损耗以及腔的失谐,除了系统损耗还有光在光路传输过程中的损耗,调节的干涉可见度没有100%而造成的损耗以及平衡零拍探测器中光电二极管的量子效率不高而造成的损耗,相位稳定性主要包括泵浦光和信号光的相位、本底光和信号光的相位的抖动等。此外,寄生干涉和环境噪声以及模式匹配不好也会降低压缩度,所以我们综合对这几方面影响因素进行了探究。通过真空压缩态减光子获得薛定谔猫态是目前实验上最常用的方法,我们将制备出来的真空压缩态应用到薛定谔猫态滤波部分的实验中,通过分析并优化各方面影响因素,保证了压缩真空态的稳定。本文介绍了制备真空压缩态和制备薛定谔猫态滤波部分的设计以及滤波腔腔长的测量方法,我们通过分析系统损耗、相位抖动以平衡零拍探测系统对制备压缩态光场进行了优化,然后根据制备猫态所需要的滤波设计的要求,在理论方面分析滤波腔的腔长应该满足189μm>lfc>119μm条件,用传统的方法很难对滤波腔的腔长进行测量,所以我们采用高阶横模的古依相移测得腔长为141μm满足我们设计所需并应用于薛定谔猫态实验中的滤波部分.
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