發(fā)布時間：2021-07-23 13:29

　　量子通信和量子計算領域技術的飛速發(fā)展,對量子光源這一現代量子信息技術的核心資源提出了更高要求。本論文以此為出發(fā)點,研究如何通過二維光學超晶格中靈活的疇工程技術來有效地產生多種量子態(tài)。二維光學超晶格可以提供多個共線或非共線的倒格矢,可支持多個光學參量過程同時并且相干地發(fā)生,由此可以產生多個量子態(tài)的疊加,直接得到光子糾纏態(tài),該方案具有易于集成、調控、可向高維擴展等特性。同時,多參量過程也可以產生多個相干光束,在非線性頻率變換中有重要應用。本論文主要研究二維光學超晶格在產生多個激光光源和高維路徑糾纏中的應用，取得的主要結果如下:1、提出了二維光學超晶格作為單片集成的太赫茲波光源的方案。在單片二維光學超晶格中通過兩個級聯(lián)非線性過程產生橫向的太赫茲波輸出。第一個過程中,參量下轉換過程將泵浦光轉化為近簡并的信號光和閑置光,隨后斜向倒格矢參與準相位匹配,信號光與閑置光發(fā)生差頻過程,產生垂直輸出的太赫茲波。我們設計在光學超晶格兩端加雙共振腔,提升信號光和閑置光的腔內能量密度,從而產生高效的太赫茲波輸出。我們設計了二維超晶格的結構參數,并對太赫茲波的能量輸出等特性進行了理論計算。2、研究了單片光學超晶格... 

【文章來源】：南京大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：122 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．?１光學超晶格中ＳＰＤＣ過程的能量和動量守恒關系??

相位失配時，每經過一個相干長度后，基頻光與倍頻光能量轉換方向將??發(fā)生逆轉。因此，如果每經過一個相千長度，介質：丨丨：線性系數的正、負號也發(fā)屯??－次逆轉，如圖１．３所小，則基頻光能〖ｎ：向倍頻光的轉移便能一茛保持卜去。從??倒空間來看，周期性改變二階非線性系數的符號相當于在晶體中引入一個倒格矢??６。此時，相位匹配條件變?yōu)椋粒?＝?＾，－Ａ：ｓ－Ａ：，－ｃｉ?＝?０，通過改變晶體調制結構以??改變倒格欠＆，就可以靈活地滿足不Ｎ非線性過程的相位匹配條件。??４??

與ＢＰＭ方法相比，ＱＰＭ方法具有其獨特優(yōu)勢。首先，準相位匹配方法人己有的非線性光學材料的使用范丨－２１。例如、／．／化＾等非線性光具有良好的壓電、電光性質，和大的｜丨：．線性光學系數，似雙祈射韋比較小，ＢＰＭ方法難以實現相位匹配。準相位匹配方法對雙折射率沒有要求，使村料的非線性光學性能可以得到充分的發(fā)揮。其次，不少鐵電晶體材料如Ｋ的敁大的二階ｆ？線性系數張Ｍ：元為ｄ３３，但這一系數Ｈ能在坫波和諧波處偏振態(tài)的匹配過稈時ＸＩ?？得以利用，在傳統(tǒng)的ＢＰＭ過程中，由于要求妯波處在不同的偏振態(tài)，因而無法實現，而準相位匹配無此限制，從而可以利的非線性系數。再次，利州準相位匹配方法能丈現－些ＢＰＭ方法無法吹：線性光學過程。例如，利用二維超晶格材料提供的多個倒格欠可以丨ｎｊ時丈準相位匹配過程，并且在各匹配過程間實現耦合，產生新的量子糾纏態(tài)［３５外，準相位匹ｎ＇ｌ！還＋存作離散角問題，具存對＋?Ｎ基波波長均能進行非臨

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3299380