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光量子纠缠态是量子光学领域的研究热点,在量子通信、量子信息科学领域有很多的应用。在光量子纠缠态的研究领域内,探索与传统途径不同的方法制备光量子纠缠态是一件非常有意义的事情。同时,由于准周期极化的光学超晶格在近些年才研制得比较成功,准相位匹配晶体实现参量耦合过程的实验工作在近期也成为非线性光学领域的一个新的分支。
本文提出了利用参量耦合过程制备光量子纠缠态的方案。在一块准相位匹配晶体中同时实现参量下转换过程(泵浦光子产生信号光子与闲置光子)与和频过程(闲置光子与泵浦光子和频生成和频光子)的参量耦合过程,指出参量下转换过程产生的信号光子与级联和频参量过程产生的和频光子存在纠缠关联性质。并试图从量子光学的理论出发建立一个模型,证明该方案的可行性。由于可以通过合理地设计光学超晶格的极化序列,使参量耦合过程产生可见光区的参量光及和频光,使该方案有一定的优势。
已公布的准相位匹配晶体实现参量耦合过程的实验几乎全是用脉冲光源做泵浦光,功率密度高,得到较强的参量光,而本文用连续光做泵浦光,在功率密度较低的情况下实现了光学超晶格中的参量耦合过程,参量光用单光子探测器探测,并对理论上估算的转换效率与实验结果做了比较。
本文最后详细介绍了关于级联参量过程制备并生光子对的符合测量实验工作。