基于周期极化KTiOPO4晶体的高亮度纠缠源研制

量子纠缠是量子信息领域的核心资源,目前利用β型硼酸钡(BBO)晶体参量下转换制备的纠缠光子对的亮度较低,它直接制约了量子通信的最远距离,已无法满足星地实用化量子通信的发展需求.利用周期极化KTiOPO4晶体,采用准相位匹配技术设计产生了一种后选择的纠缠源,测得的符合计数达到了16×103s-1 mW-1,极化对比度达到27∶1,在亮度上比基于BBO的量子纠缠光源提高了一个数量级以上.这一高亮度的纠缠源可以广泛应用于量子密钥分发、量子隐形传态以及量子计算等新兴量子信息领域,为实现全球化量子通信提供了有力的保障.     

准相位匹配PPKTP晶体连续倍频13 mW绿光输出

采用高压脉冲电场极化,通过电光效应实时监控、倍频通光二维监控等手段的应用,制备出周期为9μm、长为8 mm、宽为3 mm、厚为1 mm的周期极化KTiOPO4晶体(PPKTP);倍频通光实验中,当波长1064 nm的基频光功率为1 W时,得到了功率为13.5 mW的532 nm连续倍频绿光输出,单通倍频转换效率为1.35%,归一化转换效率为1.69%/(W.cm),接近理论最大值。     

基于周期极化KTiOPO$lt;sub$gt;4$lt;/sub$gt;晶体的高亮度纠缠源研制

量子纠缠是量子信息领域的核心资源,目前利用β型硼酸钡（BBO）晶体参量下转换制备的纠缠光子对的亮度较低,它直接制约了量子通信的最远距离,已无法满足星地实用化量子通信的发展需求.利用周期极化KTiOPO₄晶体,采用准相位匹配技术设计产生了一种后选择的纠缠源,测得的符合计数达到了16×10³s^-1 mW^-1,极化对比度达到27∶1,在亮度上比基于BBO的量子纠缠光源提高了一个数量级以上.这一高亮度的纠缠源可以广泛应用于量子密钥分发、量子隐形传态以及量子计算等新兴量子信息领域,为实现全球化量子通信提供了有力的保障. 关键词： 纠缠态 准相位匹配 4晶体')" href="#">周期极化KTiOPO₄晶体     

利用宽带倍频特性精确测量准相位匹配晶体的极化周期

 提出了利用准相位匹配晶体进行宽带脉冲倍频,再根据准相位匹配晶体的极化周期与倍频脉冲输出中心波长的相位匹配关系来精确测量准相位匹配晶体极化周期的新方法。理论分析了准相位匹配晶体的极化周期与倍频脉冲的光谱关系、倍频容许带宽与晶体长度的关系。研究表明：宽带脉冲倍频后输出的脉冲峰值波长对应于角度的调谐曲线具有对称性;对于长度为10 mm的极化晶体,其倍频容许带宽不到0.2 nm。实验中,采用了国产PPKTP晶体试验片,晶体尺寸为10 mm×7 mm×1 mm,理想极化周期9 300 nm。结果表明：对于中心波长为537.25 nm的倍频光,其对应的实际晶体极化周期为9 303.9 nm,大于晶体加工时的理想值;当倍频脉冲光谱测量精度为0.01 nm时,准相位匹配晶体的极化周期测量精度达到0.1 nm,远高于一般光学显微镜的观测精度。     

准相位匹配扇形光栅铌酸锂光波导倍频绿光输出

采用外加电场极化方式对具有扇形光栅的 0 .5mm厚Z切铌酸锂晶体进行极化反转 ,制成了退火质子交换光波导。极化反转周期为 5 .8μm～ 6 .2 μm ,采用Nd∶YAG激光器输出的 1.0 6 4 μm连续激光为基频光波 ,实现了0 .5 32 μm倍频绿光输出 ,相互作用长度为 4mm ,耦入波导的基频光波功率为 10mW ,获得了 2 0 μW的绿色倍频光输出 ,归一化转换效率为 12 5 % (W·cm2 )。     

一阶准相位匹配周期性极化铌酸锂倍频产生18 mW绿光连续输出

通过高压脉冲电场极化 ,制备了周期为 6 5 μm、长为 12mm、宽为 10mm、厚为 0 5mm的一阶准相位匹配周期性极化铌酸锂 ;由 1 1W连续 1 0 6 μmNd∶YAG激光器抽运 ,在 5°时产生了约 18mW、0 .5 32 μm的倍频连续绿光 ,其对应的二次谐波转换效率约为 1 6 % ,二次谐波的归一化转换效率约为 1 5 %cm- 1 W- 1 ,相当于 79%的周期性极化铌酸锂的理想非线性系数。测量了抽运光功率与倍频光功率的关系     

准相位匹配周期极化掺镁铌酸锂490 nm倍频连续输出

在室温下通过外加电场极化法,首次用较低的极化开关电场～5.5 kV/mm,在厚为1 mm、长为20 mm、宽为18 mm的掺镁铌酸锂基片上成功的制备了周期为4.8～5.2 μm的一阶准相位匹配倍频光学微结构;并在室温下,以波长为980 nm的半导体激光器为基频光源,对所研制的微结构样品进行倍频通光实验,在入射基频光为800 mW时,产生约40 mW的490 nm的倍频光,其对应转换效率为5%,实验过程中未见绿致吸收光折变现象.     

准相位匹配周期极化钼酸钆制备及倍频效应

根据准相位匹配原理，对钼酸钆晶体用于准相位匹配倍频过程的周期性畴结构进行了设计，当入射基频光为l.064pm时，所需的钼酸钆晶体畴结构周期为5．54μm。利用外电场极化，当外电场为2．5kV／mm时，钼酸钆晶体的畴结构反转时间tc=500～600μs。当外电场脉冲幅值为2．5kV／mm、脉冲延续时间t=0．6～0．8tc时，在钼酸钆晶体中制备得到了周期畴结构。当Nd：YAG纳秒激光器输出准连续功率为7～10mW的l.064μm激光通过具有周期畴结构的样品时，获得了0．532μm的倍频光输出。     

准相位匹配周期极化高掺镁铌酸锂532 nm倍频准连续输出研究

对周期性极化高掺镁铌酸锂倍频过程进行了准相位匹配倍频理论研究。在室温下通过外加电场极化法,用较低的极化开关电场～5．5kV／mm,在厚为1mm、长为10mm、宽为10mm的掺镁铌酸锂基片上成功地制备了周期为5．8～7．3pm(间隔0．3pm)的一阶准相位匹配倍频周期性极化光学微结构。将温度控制在70℃左右,以波长为1．060μm的Nd：YAG激光为基频光源,对所研制的光学微结构样品进行倍频通光实验验证。当入射基频光为920mW时,可以获得约15mW的532nm准连续倍频蓝光输出．其归一化转换效率高达1．77％／W。     

The Fabrication and SHG Test of QPM Periodically Poled KTiOPO4

The Quasi-phase-matching periodically poled flux-grown KTP by high electrical field method is researched. A 8×5×1mm3, Λ=9.0μm PPKTP wafer is successfully fabricated for the first order QPM SHG. The interactive length of the sample is about 3mm. The SHG scheme of Nd:YAG at 1064nm tested that the output power of cw 532nm green light is 0.2mw at room temperature with fundamental power of 1.2w. The normalized conversion efficiency is about 0.09% (W·cm)-1.     

周期极化KTP晶体光参量振荡特性研究

基于较新的Sellmeier方程,研究了周期极化钛氧磷酸钾(KTiOPO₄简称KTP)晶体光参量振荡的容差特性,给出了极化反转光栅周期、晶体温度及泵浦光波长的调谐曲线和带宽的容差特性曲线,并与PPLN晶体作了比较数值计算结果与已有实验数据吻合较好.     

I型准相位匹配周期性极化铌酸锂倍频蓝光输出

在周期为 14 .5 μm的周期性极化铌酸锂中 ,利用d3 1,得到了一阶I型EωYEωY-E2ωZ (oo-e)准相位匹配蓝光二次谐波。在 15 0℃下 ,由 114 μJ抽运光 ,得到了 5 2 μJ ,0 .4 73μm倍频蓝光 ,对应于平均最大转换效率 4 5 .6 %。制备了一阶和三阶周期分别为 4 .5 μm和 13.5 μm的周期性极化铌酸锂。在EωZEωZ-E2ωZ (ee -e)准相位匹配 0 .4 73μm蓝光倍频中 ,15 0℃下 ,分别得到了 4 1.3%和 19%的倍频转换效率。oo -e准相位匹配比传统的ee -e准相位匹配有较大的光栅周期 ,尤其在短波长区域倍频输出应用中 ,降低了周期性结构制作的困难 ,其较大的容许带宽在实验中提高了频率转换效率。实验结果表明了在周期性极化铌酸锂中准相位匹配倍频的偏振相关性。     

低电场周期极化化学比掺镁铌酸锂绿光倍频器

对气相平衡扩散输运工艺制备的化学比掺镁铌酸锂晶体进行周期极化,实验中发现化学比掺镁铌酸锂晶体的矫顽场为12kV/mm,只有常用的同成分铌酸锂晶体的矫顽场的1/20,用低电场就可以制备出结构均匀周期为62～64μm的周期性极化结构.在室温下对此周期极化结构进行二次谐波倍频实验,其归一化倍频转换效率为48%/W。     

KTiOPO4晶体的太赫兹光学声子振荡特性研究

采用超快半导体光电导开关的宽带太赫兹时域频谱系统,研究了 KTiOPO4 晶体在0.5～2.0THz波段的光学声子振荡特性;在晶体z轴平行于THz波电场振动方向时发现了明显的吸收峰.利用晶体中晶格振动模式（光学声子）对光谱的选择性吸收特性和多洛仑兹振子伪谐振介电模型,很好地拟合了KTP晶体的复介电常量曲线,得到了对应晶格弱振动的光学声子的频谱参量值.研究结果表明,位于ω1 /2π=1.76 THz的吸收峰是KTP晶体中沿z轴排列的K+相对于PO4和TiO6晶格振动造成的光学外振动模.同时也说明THz波对于晶格弱振动非常敏感,对于微弱的光学声子吸收峰的频谱分析更加精准.     

基于周期性极化铌酸锂倍频的光学电压传感方法

从光学电压传感器的原理出发,在周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体倍频(SHG)效应基础上,提出了一种新的光学电压传感方法,讨论了周期性极化铌酸锂不同长度、不同占空比对该电压传感性能的影响,并给出了图示。结果表明：当周期性极化铌酸锂长度一定,在占空比为0．3或0．7时,灵敏度最高;在占空比趋于0．5,但不等于0．5时,电压测量范围最大;长度增加,灵敏度提高,但测量范围变小。这些结果为制作此类传感器提供了可靠的理论依据。     

晶体球中非相位匹配二次谐波产生及最佳聚焦条件

晶体球法是近年来在国际上发展起来的一种测量非线性系数的新方法。根据聚焦高斯光束二次谐波产生的孔径方程理论,分析了晶体球中的第Ⅰ类非相位匹配二次谐波产生过程,讨论了晶体球中第Ⅰ类非相位匹配二次谐波最佳聚焦参数的选择。报道了LiNbO3晶体球中皮秒激光脉冲抽运的相位匹配二次谐波实验。所得结果与理论预计相符。