基于光纖的通訊波段宣布式單光子源.pdf

1、理想的單光子源是指任意時(shí)刻都可以發(fā)射且只發(fā)射一個(gè)光子的光源。單光子源不僅是研究光量子本性的重要資源，也是實(shí)現(xiàn)量子信息處理和高精度測(cè)量的必要工具。本文利用光纖中的自發(fā)四波混頻參量過(guò)程產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)光子對(duì)，獲得了通訊波段的宣布式單光子。由于光纖純凈的波導(dǎo)模式，低的傳輸損耗以及高的耦合效率，有利于提高單光子的宣布效率和模式純凈度。
　　 高質(zhì)量的關(guān)聯(lián)光子對(duì)是產(chǎn)生單光子的前提條件。首先利用色散位移光纖(Dispersion-shifted

2、Fiber,DSF)中的自發(fā)四波混頻通過(guò)兩種典型實(shí)驗(yàn)裝置產(chǎn)生了通訊波段的關(guān)聯(lián)光子——一種是采用脈沖光泵浦由光纖構(gòu)成的Sagnac光纖環(huán)；另一種是采用脈沖光直接泵浦一段光纖，并指出了不同裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)研究了DSF產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)光子對(duì)頻譜特性，結(jié)果表明信號(hào)和閑置光子之間存在著關(guān)聯(lián)特性，因此需要在信號(hào)(閑置)通道中加入窄帶濾波器才能獲取純態(tài)的單光子。接下來(lái)，從純度、亮度和相干性三個(gè)方面對(duì)關(guān)聯(lián)光子的特性進(jìn)行了描述，采用Hong-Ou-Mande

3、l干涉儀演示了獨(dú)立熱場(chǎng)之間的四階干涉，實(shí)驗(yàn)結(jié)果接近單模熱場(chǎng)四階干涉理論極限，說(shuō)明DSF產(chǎn)生的光子是具有單一的空間和時(shí)間模式。最后，對(duì)高非線性光纖中產(chǎn)生光子對(duì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探索。
　　 在以上工作的基礎(chǔ)之上，實(shí)驗(yàn)演示了基于DSF的通訊波段宣布式單光子源，產(chǎn)生了單模單光子，并從二階相關(guān)函數(shù)、宣布效率和光子對(duì)產(chǎn)生率三方面對(duì)單光子源進(jìn)行了描述；而后進(jìn)一步分析了光子對(duì)濾波器帶寬、噪聲光子和溫度對(duì)于單光子源影響。同時(shí)，首次完成了由DSF產(chǎn)生的