基于FP腔的單光子傳輸特性及鎖定.pdf

1、單光子探測(cè)技術(shù)作為一種對(duì)微弱光信號(hào)探測(cè)的技術(shù)手段，廣泛應(yīng)用于高分辨率的光譜測(cè)量、天文測(cè)距、精密分析、光時(shí)域反射、生物發(fā)光、量子通信等領(lǐng)域。單光子光場(chǎng)為量子信息和量子計(jì)算奠定了物理實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。特別是對(duì)于量子密鑰系統(tǒng)，單光子的使用能夠保證傳輸信息的絕對(duì)安全。目前沒(méi)有真正可以應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的理想單光子源，通常廣泛使用的是平均光子數(shù)遠(yuǎn)小于1的強(qiáng)衰減激光作為單光子源，光子數(shù)仍然服從泊松分布，存在多光子概率，從而給竊聽(tīng)者留下可乘之機(jī)，限制了通信雙

2、方的安全傳輸距離范圍。因此光子數(shù)分辨的探測(cè)技術(shù)具有非常重要的意義。此外，在基于單光子相位編碼密鑰系統(tǒng)傳輸量子信息時(shí)，高精細(xì)度的FP腔用于篩選信息具有高的相位靈敏度，然而FP腔易受外界環(huán)境的影響。因此需要解決兩個(gè)問(wèn)題，一是使用單光子探測(cè)器區(qū)分光子數(shù)，二是實(shí)現(xiàn)基于單光子波長(zhǎng)調(diào)制的高精度FP的鎖定。本文針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行了如下工作研究:
　　 第一，利用單光子探測(cè)器測(cè)量經(jīng)聲光調(diào)制器調(diào)制的單光子計(jì)數(shù)信息，通過(guò)光子計(jì)數(shù)的變化得到聲光調(diào)制器工

3、作于線性偏置點(diǎn)附近調(diào)制光的幅值閾值(這里為0.4v)，光強(qiáng)調(diào)制與調(diào)制信號(hào)呈線性關(guān)系，當(dāng)工作電壓高于閾值時(shí)，單光子調(diào)制工作于非線性區(qū)域。
　　 第二，理論上基于第一個(gè)光子到達(dá)時(shí)間和不同光子數(shù)引起探測(cè)器的響應(yīng)概率不同分析了單光子探測(cè)器對(duì)微弱激光脈沖的暫態(tài)響應(yīng)特性，利用不同光子數(shù)響應(yīng)時(shí)間不同實(shí)現(xiàn)光子數(shù)精確分辨。實(shí)驗(yàn)上測(cè)量了單光子、雙光子、三光子的響應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)光子數(shù)的準(zhǔn)確區(qū)分。分析了微弱激光脈沖的探測(cè)時(shí)間對(duì)光子數(shù)響應(yīng)時(shí)間測(cè)量的影響。<