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基于光学超晶格的电光效应调控光子角动量的研究

作　者: 王杰
导　师: 石剑虹
学　校: 上海交通大学
专　业: 光学
关键词: 电光效应光学超晶格自旋角动量轨道角动量
分类号: O431.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

早在1909年, Poynting就认识到了光子携带自旋角动量。直到1992年,光子携带的一种新形式的角动量-轨道角动量才被Leidon大学的Allen教授等人发现。由于光子的这种自旋自由度的特殊性质，人们可以实现对其量子比特的编码(qubit）；另一方面,光子轨道角动量在实现高维量子态的编码（qudits）方面有着重要的意义。2002年，光子轨道角动量分离技术被Glasgow大学的Padgett研究小组实验验证了，他们指出作为信息载体的轨道角动量，可大幅提高单个光子的通信容量。2001年有了一个巨大的新突破, Wien大学的Zeilinger研究小组实验验证了自发参量下转换条件下产生的光子具有轨道角动量纠缠的特性，从此,量子信息领域中轨道角动量展现出巨大的应用或者潜在应用前景。到目前为止，光子的角动量已在许多应用方面取得到了重要进展，包括冷原子操控，光学扳手，量子纠缠及量子信息处理,旋转Doppler效应等。总而言之，就目前的情况来看,光子角动量的研究仍然处于快速发展时期。其中量子纠缠（单光子纠缠和超纠缠）和量子纠缠在量子信息协议中的应用，以及角动量的非线性光学调控研究尚比较缺乏，特别地,高维量子特性的轨道角动量在量子信息领域中的应用还比较缺乏研究。目前，很多研究工作已经提出各种产生角动量的方法，本论文首次引入电光效应产生角动量，并系统研究了光在铌酸锂晶体中经过电压调制后，偏振态，光子自旋角动量和轨道角动量的特性。本论文的主要内容和创新点如下：我们以该理论为基础，研究了高斯光束在周期性极化铌酸锂中传播的特性，以及晶体输出端的输出光的轨道角动量分布，给出不同电压，不同束腰的高斯光束，以及不同的晶体长度对轨道角动量的影响，轨道角动量的这种变化，在粒子操纵领域有着重要的应用。基于螺旋极化的周期性极化铌酸锂，研究了在电光效应下，螺旋光输入时，输出光的偏振态演化。还研究了不同电压下，自旋角动量，轨道角动量，总自旋和总轨道角动量。全面了解这些性质，对于电光调制器的制作的改良和优化有一定的指导作用。通过这项研究，可以制作角动量开关和其他电光器件，以用于角动量传递、转换和角动量开关的制作。

基于光学超晶格的电光效应调控光子角动量的研究

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