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光折变非线性光学是一个很活跃的研究领域,量子光学中的非经典光场也是目前研究的热点,与量子信息学密切相关。本文的目的在于研究光折变晶体中非经典光场的获得和光场的量子统计性质。目前除本文工作外,尚未见到相关的实验报导。
本文从实验上研究了光折变二波混频的非经典效应。利用632.8nm的He-Ne激光在光折变晶体BaTiO3内形成简并二波混频。通过测量泵浦光和信号光的光子数,计算求得Fano因子的方法,得出结论:经过光折变二波混频作用,泵浦光(相干态光)能够被转换成为亚泊松光;而且,输入为相干态的信号光在被放大的同时被转换成为超泊松光。由此证明,利用光折变二波混频可以得到非经典光场。
本文又进一步研究了光折变四波混频的量子统计性质。将He-Ne激光分成三路,分别作为泵浦光P1、P2和信号光,在光折变晶体KNbO3:Fe内形成简并四波混频。通过测量信号光的信噪比,观测其噪声在光折变四波混频前后的变化,得出结论:经过光折变四波混频作用,输入为相干态的信号光在被放大的同时,被转换成为超泊松光。
本文还利用自相关测量的方法观测了时域下的He-Ne激光器的拍频,再通过数值傅立叶分析得到频域下的拍频,并给出激光器的纵模模数。所得结果与经典理论给出的结果符合的很好。这也为测量一般探测器测不到的极弱光的拍频提供了一个很好的方法。
上述研究结果对进一步研究光折变效应的量子特性及利用光折变效应产生非经典光场具有一定意义。