發(fā)布時(shí)間：2019-05-22 07:29

【摘要】：壓縮光科學(xué)的出現(xiàn)對(duì)整個(gè)物理學(xué)界有著重大影響,利用多種非線性光學(xué)過程產(chǎn)生的壓縮光場及其性能優(yōu)化是量子光學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。而在量子信息和量子精密測量領(lǐng)域,脈沖壓縮光又有著十分廣泛的應(yīng)用,它的產(chǎn)生與噪聲變化性質(zhì)的研究為后續(xù)的連續(xù)變量量子通訊實(shí)驗(yàn)提供了前期準(zhǔn)備。經(jīng)過幾十年的研究,產(chǎn)生脈沖壓縮光場的方法有了很多種,其中包括:光學(xué)參量振蕩、光力學(xué)、光與原子系綜相互作用等。晶體中非線性光學(xué)轉(zhuǎn)換的光譜帶寬相當(dāng)寬(約幾個(gè)納米量級(jí)),而像電磁誘導(dǎo)透明或拉曼共振這樣的光與原子相互作用系統(tǒng)的帶寬通常不超過MHz量級(jí),所以與這些系統(tǒng)相互作用的壓縮源需要在窄帶寬頻率處具有優(yōu)異的噪聲壓制性能。除晶體壓縮源的方案外,原子介質(zhì)中的非線性光學(xué)過程同樣可以產(chǎn)生非線性光場,例如非簡并四波混頻過程可以產(chǎn)生納秒級(jí)脈沖寬度的雙模壓縮態(tài)和糾纏光場,而與之類似的一個(gè)非簡并過程可以產(chǎn)生正交壓縮真空?qǐng)?研究者稱其為光學(xué)偏振自旋轉(zhuǎn)壓縮,本文中的所有實(shí)驗(yàn)都是基于這種方案展開的,這種方法的最優(yōu)噪聲壓縮達(dá)到了-3dB。當(dāng)然關(guān)于偏振自旋轉(zhuǎn)壓縮的研究多數(shù)為連續(xù)光場的產(chǎn)生,對(duì)于脈沖壓縮光場的產(chǎn)生、脈沖壓縮態(tài)的建立過程、信號(hào)光場的噪聲強(qiáng)度演化卻鮮有涉及�；谶@樣的背景,我們重點(diǎn)研究了熱銣87原子系綜中,偏振自旋轉(zhuǎn)效用產(chǎn)生的脈沖真空壓縮態(tài),并利用平衡零拍探測對(duì)壓縮場的其正交分量進(jìn)行采集,基于前人的研究,對(duì)正交分量做相位平均處理,測量了脈沖信號(hào)光的噪聲強(qiáng)度隨時(shí)間的演化,觀測到信號(hào)光噪聲從經(jīng)典熱態(tài)經(jīng)歷了微秒量級(jí)相互作用時(shí)間的急劇漲落,最后回落到真空壓縮態(tài)的過程。
[Abstract]:The emergence of squeezed light science has a great influence on the whole field of physics. The squeezed light field produced by a variety of nonlinear optical processes and its performance optimization are the research hotspots in the field of quantum optics. In the field of quantum information and quantum precision measurement, pulse compressed light has a very wide range of applications. The study of its generation and noise changes provides a preliminary preparation for the subsequent quantum communication experiments with continuous variables. After decades of research, there are many methods to generate pulse squeezed light field, including optical parametric oscillations, photomechanics, interaction between light and atomic ensemble, and so on. The spectral bandwidth of nonlinear optical conversion in crystals is quite wide (about several nanometers), while the bandwidth of light-atom interaction systems such as electromagnetically induced transparency or Raman resonance usually does not exceed the order of MHz. Therefore, the compression sources interacting with these systems need to have excellent noise suppression performance at narrow bandwidth frequency. In addition to the scheme of crystal compression source, the nonlinear optical process in atomic medium can also produce nonlinear light field, such as the non-degenerate four-wave mixing process can produce two-mode squeezed state and entangled light field with nanosecond pulse width. A similar non-degeneracy process can produce orthogonal squeezed vacuum field, which researchers call optical polarization self-rotating compression. All the experiments in this paper are based on this scheme. The optimal noise compression of this method is-3dB. Of course, most of the research on polarization self-rotating compression is the generation of continuous light field. For the generation of pulse squeezed light field, the establishment process of pulse squeezed state, the evolution of noise intensity of signal light field is rarely involved. Based on this background, we focus on the pulse vacuum squeezed state produced by polarization self-rotation utility in thermal rubidium 87 atomic ensemble, and use balanced zero beat detection to collect the orthogonal components of the compression field, based on the previous research. The phase average processing of the orthogonal component is carried out, and the evolution of the noise intensity of the pulse signal light with time is measured. It is observed that the signal light noise has experienced a sharp fluctuation of the interaction time in the order of microseconds from the classical thermal state. Finally, the process of falling back to the vacuum squeezed state.
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O431.2

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本文編號(hào)：2482776