模清洁器抑制强度噪声理论的完善和1560nm光纤激光器的外腔倍频实验研究

【摘要】：随着原子钟的发展，时间的精度已经超过了传统时间同步技术的精度，时间同步技术因此成为了新一代时间频率系统的瓶颈。传统时间同步技术的精度受限于散粒噪声极限，近二十年来，基于量子纠缠态的量子时间同步技术发展迅猛，其极限突破了散粒噪声极限，有望把时间同步精度从亚纳秒提高到的亚皮秒量级。不仅如此，量子时间同步技术还有传统时间同步技术无法实现的不可窃听和不受介质影响等性质。因此，量子时间同步作为一种新兴的时间同步技术潜力巨大。 在量子时间同步技术中，首先要得到光纤通信波段的高质量量子纠缠光源，时间同步技术需要频率纠缠的连续变量纠缠光源，常用的方法是通过激光和非线性晶体相互作用发生自发参量下转换而产生。光纤激光器线宽窄，功率高，是产生纠缠反关联纠缠光源的理想选择。我们采用1560nm单模光纤激光器，先经过外腔倍频，后经过光学参量振荡腔下转化的方法产生纠缠反关联纠缠光，这种方法转化效率高并且产生的纠缠光源功率大，能为进一步的时间同步原理性验证实验以及时间同步技术的实际应用打下基础。 本文工作主要是：通过模清洁器对1560nm单频光纤激光器的强度噪声进行抑制来改善激光质量，并通过自制的平衡零拍探测器进行探测，激光噪声在10MHz处达到散粒噪声极限，但所得到的实验结果和传统的理论模型预测的结果有所偏差，用新的理论解释了偏差的原因，又在模清洁器之前加入声光调制器外反馈抑制了激光的频率噪声，使得激光的线宽从26kHz压窄到16kHz，之后通过非线性晶体(PPKTP)准相位匹配在外腔中谐振倍频，产生67%的780nm倍频光。 【关键词】：量子纠缠 倍频 模清洁器 强度噪声 激光线宽
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（国家授时中心）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN248
【目录】：

• 致谢3-5
• 目录5-8
• 图表目录8-9
• 摘要9-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 引言12-13
• 1.2 倍频和下转换过程中必须满足的条件——相位匹配13-14
• 1.3 光纤激光器的噪声和抑制噪声的方法14-20
• 1.3.1 光纤激光器简介14-15
• 1.3.2 光纤激光器的强度噪声15-17
• 1.3.3 抑制光纤激光器强度噪声的方法17-18
• 1.3.4 强度噪声的自平衡零拍探测18-20
• 1.4 论文主要工作20-23
• 第二章 模清洁器抑制强度噪声理论的完善23-26
• 2.1 模清洁器对强度噪声抑制的一般理论模型23-24
• 2.2 模清洁器所致激光相位噪声转化为强度噪声的理论模型24-26
• 第三章 模清洁器抑制强度噪声的实验26-37
• 3.0 引言26
• 3.1 光路结构26-27
• 3.2 模式匹配和精细度测量27-30
• 3.3 PDH 稳频控制电路30-32
• 3.4 模清洁器锁定质量评估32-33
• 3.5 加入外调制后测激光线宽33-34
• 3.6 对实验结果的解释34-37
• 第四章 1560nm连续单频激光准相位匹配外腔谐振倍频产生780nm激光37-45
• 4.1 相关研究背景介绍37
• 4.2 倍频腔的设计37-42
• 4.2.1 倍频晶体的选择37
• 4.2.2 PPKTP 晶体的准相位匹配37-39
• 4.2.3 倍频腔的阻抗匹配和输出功率39-42
• 4.3 实验结果42-43
• 4.4 对实验结果的解释43-45
• 第五章 总结和展望45-46
• 第六章 附录46-51
• 6.1 平衡零拍探测器的研制46-50
• 6.2 英文缩写对照50-51
• 参考文献51-54
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果54

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