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量子关联光子是实现量子信息处理的重要资源。实验表明光学参量过程是产生这种关联光子的有效途径,它主要包括了X(2)非线性介质中的自发参量下转换及X(3)非线性介质中的自发四波混频。近年来,利用光纤中X(3)非线性效应自发四波混频过程产生的关联光子,因其传输模式单一且便于与光纤耦合,受到了普遍关注。尤其是光子晶体光纤这种新型光纤出现后,以其高非线性,无限单模特性,色散可控特性等引起了人们的广泛兴趣。已有文献报道通过光子晶体光纤中的自发四波混频过程产生了可见光波段的关联光子。
本论文利用超短脉冲光泵浦一根长11m的高非线性光子晶体光纤,获得了波长分别为1536.61nm和1552.53nm的通讯波段量子关联光子对。所得信号与闲频光子的符合计数率大于其随机符合计数率,并且对其的测量结果违反了经典光源满足的不等式约17个标准差,证明了它们之间的量子关联性。文章还分析了双折射光纤中泵浦偏振方向对关联光子产生的影响,并且对所得关联光子的相干性及频谱特性进行了测量和讨论。这些实验和讨论结果对基于光子晶体光纤的通讯波段量子关联光源研制具有参考意义。
文章的主要内容安排如下:首先,介绍了量子关联光子在量子信息中的重要作用和制备途径;接着,阐述了通过光纤中自发四波混频参量过程产生量子关联光子的原理,以及光纤中影响关联光源质量的其它因素;然后,叙述了光子晶体光纤的提出、发展和原理,对光子晶体光纤的特性及其在关联光源中的应用做了分析;最后,介绍了基于光子晶体光纤的通讯波段关联光源的实验装置与实验结果。