近年來,量子通信、量子計算和量子精密測量等量子信息技術(shù)引起了科學(xué)家們極大地關(guān)注,其中量子秘鑰分發(fā)（Quantum Key Distribution）是當(dāng)前量子信息領(lǐng)域中最接近實用的分支,是迄今為止最安全的通信方式。1550 nm通信波段的單光子探測器是光纖量子秘鑰分發(fā)系統(tǒng)的核心器件之一,單光子探測器的性能將直接影響量子秘鑰分發(fā)的傳輸距離和成碼率。上轉(zhuǎn)換單光子探測器則是目前綜合性能最優(yōu)的室溫單光子探測器,其核心是利用周期極化鈮酸鋰（Periodically Poled Lithium Niobate,PPLN）波導(dǎo)的非線性和頻效應(yīng),將通信波段的光子高效率地轉(zhuǎn)換到可見光波段,然后再利用高性能的硅雪崩光電二極管進行探測,其性能可滿足長距離量子秘鑰分發(fā)的要求。然而,目前絕大多數(shù)的周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)器件都是基于同成分鈮酸鋰晶體（Congruent Lithium Niobate,CLN）,它們在實際應(yīng)用中通常受到短波長、低功率以及高溫操作等限制。與之相比,5 mol.%氧化鎂摻雜同成分鈮酸鋰晶體（5 mol.%Mg:LN）的性質(zhì)和性能都更加優(yōu)越,因此更適用于制作周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)器件,但是5 m... 

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 量子秘鑰分發(fā)
    1.2 單光子探測器
    1.3 周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)
        1.3.1 鈮酸鋰晶體的結(jié)構(gòu)與性
        1.3.2 準(zhǔn)相位匹配
        1.3.3 周期極化晶體與波導(dǎo)
    1.4 論文主要內(nèi)容
    參考文獻
第二章 3英寸5 mol.%Mg:LN晶體周期極化
    2.1 引言
    2.2 鈮酸鋰晶體的極化反轉(zhuǎn)特性研究
        2.2.1 CLN晶體的疇反轉(zhuǎn)動力學(xué)模型
        2.2.2 Mg:LN晶體的周期極化反轉(zhuǎn)特性
    2.3 3英寸5 mol% Mg:LN晶體周期極
        2.3.1 周期極化工藝研究與改進
        2.3.2 周期極化實驗結(jié)果與討論
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第三章 反質(zhì)子交換周期極化摻鎂鈮酸鋰波導(dǎo)
    3.1 引言
    3.2 反質(zhì)子交換鈮酸鋰波導(dǎo)的基礎(chǔ)理論研究
        3.2.1 反質(zhì)子交換波導(dǎo)的制備工藝研究
        3.2.2 反質(zhì)子交換波導(dǎo)的氫離子擴散模型
        3.2.3 反質(zhì)子交換摻鎂鈮酸鋰波導(dǎo)的特性研究
        3.2.4 周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)的性能測試方法
    3.3 反質(zhì)子交換周期極化摻鎂鈮酸鋰波導(dǎo)
        3.3.1 集成化波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計與制備
        3.3.2 波導(dǎo)性能的影響因素研究
        3.3.3 波導(dǎo)制備實驗結(jié)果與討論
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 全光纖偏振無關(guān)上轉(zhuǎn)換單光子探測器
    4.1 偏振無關(guān)單光子探測的意義
    4.2 全光纖偏振無關(guān)上轉(zhuǎn)換單光子探測器
        4.2.1 集成化波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計與制備
        4.2.2 集成化雙通道波導(dǎo)性能測試
        4.2.3 偏振無關(guān)探測器的光路設(shè)計與搭建
        4.2.4 偏振無關(guān)探測器的實現(xiàn)與性能測試
    4.3 本章小結(jié)
    參考文獻
第五章 總結(jié)
    5.1 主要研究內(nèi)容及結(jié)論
    5.2 主要創(chuàng)新點
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文和申請的專利
致謝
附錄
學(xué)位論文評閱及答辯情況表


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Time-Bin Phase-Encoding Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution with Four Single-Photon Detectors[J]. 唐光召,孫仕海,陳歡,李春燕,梁林梅.  Chinese Physics Letters. 2016(12)

博士論文
[1]基于周期性極化鈮酸鋰波導(dǎo)的量子通信核心器件的研究[D]. 馬飛.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018



本文編號：3696825