[發(fā)明專利]真空壓縮態(tài)光場(chǎng)產(chǎn)生裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010110305.X
• 申請(qǐng)日: 2010-02-09
• 公開（公告）號(hào): CN101794961A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邸克;于旭東;張靖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/16
• 分類號(hào): H01S3/16;H01S3/10
• 代理公司: 山西五維專利事務(wù)所(有限公司) 14105
• 代理人: 楊耀田

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子光場(chǎng)的產(chǎn)生裝置，具體是一種真空壓縮態(tài)光場(chǎng)產(chǎn)生裝置。

背景技術(shù)

壓縮態(tài)光場(chǎng)是一種重要的非經(jīng)典光場(chǎng)，在許多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。尤其是在量子通信方面，兩個(gè)單模壓縮態(tài)光場(chǎng)通過分束器干涉耦合輸出可構(gòu)成量子糾纏源。量子糾纏源作為量子信息的核心，可以完成量子離物傳態(tài)，量子密集編碼和量子保密通信等許多經(jīng)典光不可能完成的任務(wù)。

目前產(chǎn)生壓縮態(tài)光場(chǎng)和量子糾纏態(tài)最為有效的手段是通過光學(xué)參量過程，光學(xué)參量過程大多采用傳統(tǒng)的相位匹配晶體，如磷酸鈦氧鉀(KTiOPO4簡(jiǎn)稱KTP)，鈮酸鋰(LiNbO3)和鈮酸鉀(KNbO3，簡(jiǎn)稱KN)，由于受相位匹配條件限制，這些晶體適用的波長(zhǎng)范圍窄，且不能利用晶體的最大非線性系數(shù)。近年發(fā)展起來(lái)的一類新型頻率轉(zhuǎn)換晶體，如周期性極化LiNbO3，鉭酸鋰(LiTaO3)和KTiOPO4等，通過非線性光學(xué)系數(shù)的周期變化，彌補(bǔ)色散引起的相位差，實(shí)現(xiàn)相互作用波長(zhǎng)的準(zhǔn)相位匹配。這種技術(shù)可以利用晶體的最大非線性系數(shù)，并且可以避免晶體走離效應(yīng)的限制。原則上，在晶體透明波段的任何波長(zhǎng)都可通過這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)參量相互作用。周期性極化KTiOPO4晶體與周期性極化LiNbO3和LiTaO3晶體相比，優(yōu)點(diǎn)是室溫運(yùn)轉(zhuǎn)且沒有光折變現(xiàn)象；與傳統(tǒng)的相位匹配晶體KTiOPO4，LiNbO3和KNbO3晶體相比優(yōu)點(diǎn)是適用波長(zhǎng)范圍寬0.35-4.5μm、匹配溫度帶寬寬以及可以在室溫下運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)1064nm波長(zhǎng)，在其他參數(shù)相同的情況下，周期性極化KTiOPO4晶體單次穿過轉(zhuǎn)換系數(shù)是相同kTiOPO4晶體(長(zhǎng)度受走離效應(yīng)限制)的6倍多。該裝置就是利用周期性極化KTiOPO4晶體作為非線性晶體產(chǎn)生真空壓縮態(tài)光場(chǎng)。

目前市場(chǎng)上還沒有商用產(chǎn)生壓縮光場(chǎng)的裝置，其主要原因在于產(chǎn)生壓縮態(tài)光場(chǎng)的技術(shù)要求非常高，而且產(chǎn)生裝置復(fù)雜龐大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定可靠的真空壓縮態(tài)光場(chǎng)產(chǎn)生裝置。

本發(fā)明是一種真空壓縮態(tài)光場(chǎng)產(chǎn)生裝置，包括單頻雙波長(zhǎng)激光器，以及固定在光學(xué)基座上的模清潔器、光學(xué)參量放大器、腔長(zhǎng)鎖定系統(tǒng)和平衡零拍探測(cè)系統(tǒng)；所述的激光器輸出光經(jīng)分束鏡分為532nm光和1064nm光，1064nm光輸入模清潔器，模清潔器輸出的光與532nm光合并后輸入光學(xué)參量放大器；光學(xué)參量放大器輸出的光，一束輸入腔長(zhǎng)鎖定系統(tǒng)，另一束輸入平衡零拍探測(cè)系統(tǒng)；其特征在于所述的模清潔器，由第一透鏡，半波片，第二透鏡，偏振分束器，光纖輸入頭，單模保偏光纖和光纖輸出頭在光軸上依次排列構(gòu)成；其中，第一透鏡和第二透鏡調(diào)節(jié)激光的模式，半波片和偏振分束器調(diào)節(jié)激光的偏振情況，只讓激光的TEM00模通過單模保偏光纖，達(dá)到空間模式清潔的目的。相比光學(xué)腔作為模清潔器，光纖模式清潔器有著空間小，造價(jià)低，易于調(diào)節(jié)，不需要鎖腔系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。

所述的光學(xué)基座為較低的光學(xué)接桿，它的采用降低了光路的高度，提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

所述的單頻雙波長(zhǎng)激光器是LD泵浦全固體化連續(xù)單頻內(nèi)腔倍頻環(huán)形Nd:YVO4-KTP?532nm綠光激光器，808nm抽運(yùn)光功率為2.5W，532nm綠光輸出功率為220mW，1064nm紅外光輸出功率為50mW。該激光器由山西大學(xué)光電研究所研制，太原山大宇光科技有限公司生產(chǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明設(shè)計(jì)的壓縮態(tài)光場(chǎng)產(chǎn)生裝置有以下優(yōu)點(diǎn)：

本裝置使用單模保偏光纖作為空間模清潔器，有著空間小，造價(jià)低，易于調(diào)節(jié)，不需要鎖腔系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。

本裝置采用低的光學(xué)接桿為基座，降低了光路，極大地縮小了空間，整體結(jié)構(gòu)緊湊，且產(chǎn)生的壓縮光場(chǎng)穩(wěn)定。

總之，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)節(jié)方便、穩(wěn)定度高和可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明真空壓縮態(tài)光場(chǎng)產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-激光器，2-模清潔器，3-光學(xué)參量放大器，4-腔長(zhǎng)鎖定系統(tǒng)，5-平衡零拍探測(cè)系統(tǒng)，6-第一透鏡，7-1064半波片，8-第二透鏡，9-1064nm偏振分束器，10-光纖輸入頭，11-單模保偏光纖，12-光纖輸出頭。

圖2本發(fā)明真空壓縮態(tài)光場(chǎng)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的壓縮光數(shù)據(jù)圖。

圖3本發(fā)明真空壓縮態(tài)光場(chǎng)產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的壓縮光數(shù)據(jù)圖。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說(shuō)明。