非经典光场,尤其是压缩光与纠缠光,是量子信息处理中重要的资源,其产生、传输、控制和测量在量子通信和量子计量的发展中扮演着重要的角色。目前大部分研究集中在基模非经典光场。高阶模的空间分布比基模更复杂,同时不同模式的特点及其正交特性,为量子信息处理、精密测量物理提供更多的选择与应用领域。例如,利用高阶模压缩光可以对空间转角、光束小位移等物理量进行精密测量,以及在超分辨量子成像中提高信噪比。此外,高阶模相比基模,可应用于多通道量子计算以及量子超密集编码等领域,提高信道容量。除了空间模这一自由度,人们还关注偏振、频率等其他自由度,高维纠缠的研究应运而生。高维纠缠提供了比普通二维纠缠态更高的信息密度及安全性,使其在量子通讯中具有更为突出的优势。在高的噪声环境或窃听者已经掌控随机数产生装置等情况下,高维纠缠可以完成普通纠缠无法胜任的工作,高维纠缠相比普通纠缠可以极大地降低被成功克隆的概率,并且系统的维度越高,被成功克隆的概率越低。再则,高维纠缠可以优化量子计算系统,加速量子计算执行过程。因此,开展连续变量高阶模压缩光与纠缠光理论和实验研究,对量子物理、量子信息研究都有重要的科学意义和重要的应用前景。本文主要内容如下:1.分析了Ⅱ类非简并光学参量振荡器(NOPA)中纠缠稳定性与晶体温度波动的关系,利用光热效应实现了NOPA内晶体温度的高精度锁定,纠缠的稳定性得到了显著的提升。与目前市面上销售的商用控温仪相比,温度反馈回路可以快速并且更精确的对晶体温度进行控制。最终在实验上得到了两小时5.4dB稳定纠缠的输出,纠缠的波动为0.13dB。2.通过光束整形系统(BSS)实现了任意复振幅压缩态光场的实验产生,其最高模式转换效率达到0.77。在空间光调制器上加载不同的相息图即可产生不同模式压缩态光场,并且能够很好地保持量子特性,最后对产生模式的纯度进行定量的分析。3.研究了Ⅱ类NOPA中不同纠缠类型及其高维纠缠,利用单个阈值以下II类NOPA制备了5对基于光学频率梳纠缠,纠缠度为-4.5dB。通过空间模式操控技术,控制光学参量振荡器的空间模式,实现了同时具有频率、空间模式、偏振三个不同自由度纠缠的高维纠缠态光场。博士期间的创新工作有:1.利用光热效应对晶体温度进行反馈控制,实现了5.4 dB纠缠的稳定输出,两小时内纠缠的波动为0.13 dB。2.通过级联空间光调制器对基模压缩光高效的进行整形,实现了任意复振幅压缩态光场的产生。3.利用高阶模NOPA多模共振技术,实现了同时具有偏振、频率、空间模式三个自由度纠缠的高维纠缠。