一、MQW EA调制器用于短脉冲光子源驱动条件的优化设计（论文文献综述）
王海洋[1]（2021）在《40 GHz锁模皮秒激光信号源关键技术与应用研究》文中指出锁模光纤激光器所产生的高重频皮秒脉冲不仅可以作为超高速、大容量、长距离光纤通信系统理想信号源,且在量子通信领域极具应用潜力。本论文围绕锁模皮秒激光信号源中的关键技术展开深入研究,主要包括被动锁模环形光纤激光器及其特殊输出模式、40 GHz高阶主动锁模光纤激光器、光纤激光器系统中偏振态的控制与稳定,并对锁模皮秒光纤激光器在全光时钟提取和量子光源制备方面的全新应用进行探索与研究。取得的主要创新性成果如下:（1）基于半导体光放大器的非线性偏振旋转效应,提出并研制一种双放大器结构的锁模光纤环形激光器,实现了稳定的被动锁模脉冲、调Q脉冲和矩形脉冲等多种形式的输出。所产生的矩形脉冲,与被动锁模激光器中的耗散孤子共振相比无明显的峰值功率钳位,其脉冲宽度可在500 ps～165 ns大范围内连续可调。（2）提出并研制一种基于Muller矩阵模型的开环控制高速稳偏器,对任意偏振态的稳定平均误差约为0.035 rad,稳偏时间小于300μs,比闭环控制稳偏器（几十ms）快数十倍。应用该系统实现了对突发干扰的偏振态稳定,并且成功提升了干扰条件下偏振编码通信系统的信号质量。（3）提出并研制一种基于SOA的NPR效应的腔内掺铒光纤放大器增强型高阶主动锁模光纤环形激光器,实现了1.36 ps脉宽、GHz量级高重频锁模脉冲输出。通过调整系统参数,分别获得了2、4、5、6、7、8、10阶的有理数谐波锁模脉冲输出。并通过高阶主动锁模实现了40 GHz量级的皮秒脉冲序列输出,输出射频谱中信噪比超过40 d B,该信号源可直接应用于超高速光通信系统（例如光时分复用系统中）。（4）设计完成一种基于高阶主动锁模光纤环形激光器的新型全光时钟提取方案,成功实现了对时钟频率为6 GHz和12 GHz的伪随机码调制的非归零光信号全光时钟提取,获得了6 GHz和12 GHz的光时钟信号。相较于其他非归零信号的时钟提取方案,该方案不需要对非归零信号在腔外进行预处理来增强时钟分量,大大降低了系统复杂度。（5）基于主动锁模光纤激光器,应用脉冲衰减法成功制备出一种具有理想泊松分布的单光子源,速率约10 k/s,可直接用于基于单光子的量子密码通信。进而利用I型BBO晶体对1552 nm锁模激光进行二倍频,获得了776 nm的倍频光,再通过II型BBO晶体参量下转换,制备出1552 nm通信波段的纠缠态光信号,可作为量子通信纠缠态光源。本文研制成功的高重频主动锁模皮秒激光信号源,具有脉冲短（～1 ps）、重频高（40 GHz及以上）、重频可调及稳定性好等优势,是未来超高速光通信的理想信号源。同时,利用该信号源,可直接获得频率可调的单光子源,满足高速量子密钥分发的需求;亦可通过非线性过程制备纠缠态,应用于量子隐形传态。
杜珊娜[2]（2021）在《纠缠态连续变量量子密钥分发的量子—经典信道复用技术及源无关安全性研究》文中认为随着科学技术的蓬勃发展,信息安全性受到越来越多人的广泛关注。量子密钥分发（Quantum Key Distribution,QKD）作为量子信息的重要分支,基于量子力学基本原理,可以为通信双方提供信息理论上无条件安全性,窃听者不能在不被发现的情况下得到任何信息,成功的QKD过程可以使合法通信双方共享一组安全密钥。在QKD分类不同的协议中,基于纠缠态的连续变量量子密钥分发（Continuous-Variable QKD,CV-QKD）具有抗额外噪声强、可实现源无关安全性、与现有光纤网络易兼容、使用成熟的平衡零拍探测（Balanced Homodyne Detector,BHD）技术等优势,且光场纠缠具有远距离扩展潜力,有望在未来实现大范围的量子网络。基于上述发展潜力,我们首先建立了稳定的长距离强抗额外噪声的纠缠态CV-QKD实验系统,之后从实用性、安全性以及高速化三方面进一步推进纠缠态CV-QKD技术的发展。本论文主要的研究内容以及创新点如下:1.实现连续变量EPR纠缠态在50 km光纤信道上的密钥分发实验。首先使用内部放有周期性极化磷酸氧钛钾晶体的四镜蝶形共振腔产生高纠缠度双色连续变量纠缠源,其中810 nm光场留在本地Alice端,可以进行直接测量或者将其携带的量子信息保存至本地的量子存储载体（如Rb原子）上;另一束1550 nm光场用于量子信息的远距离传输。测量端,我们使用DAQ高速采集卡采集光场正交分量值,经过一系列数据处理过程,得到在标准光纤中传输50 km后纠缠态的正交相位和以及正交振幅差分量的纠缠度依然达到-0.315 dB和-0.354 dB,满足EPR判据,说明Alice和Bob共享的双模态仍然是正交纠缠态。纠缠态CV-QKD 比同传输距离下的相干态CV-QKD可获得更高的安全密钥率。2.实现纠缠态CV-QKD与相邻通道间隔为100 GHz的五通道经典光进行密集波分复用实验。其中每个经典通道发射功率各为2 mW,且经过速率为2.5 Gb/s和10 Gb/s的非归零键控调制。实验过程中,我们首先分析经典光在与量子信号同步传输过程中容易引入到量子信道的额外噪声源,其中值得注意的是,当通信距离较短时,四波混频噪声将成为引入到量子系统中的主要额外噪声源,严重影响安全密钥率的生成。因此,我们建立四波混频噪声产生额外噪声的理论计算模型,并从实验上验证其正确性,最终利用不等频率间隔摆放技术消除四波混频噪声影响,进而实现长距离纠缠态CV-QKD与强经典光的共存。3.实现纠缠态源无关CV-QKD实验。Alice和Bob可以在纠缠源不可信的条件下共享安全密钥,进一步提高纠缠态CV-QKD系统的实际安全性。我们选取产生密钥率最高的纠缠源参数,调节正交振幅和正交位相分量的随机测量基比例为0.1:0.9,在Charlie到Alice的等效距离和Charlie到Bob的光纤传输距离组合分别为（0 km,60km）、（1 km,40km）和（2km,20km）的情况下,分别取得每脉冲安全密钥率为 0.0034 bits、0.0058 bits和0.021 bits。4.设计并制作了可测量40 MHz重复速率脉冲光场的平衡零拍探测器。理论计算时域BHD信噪比,设计RLC高通滤波电路显着提高脉冲重复频率,抑制电子学暗噪声,并调节放大器参数、精心设计电荷放大器反馈电路部分,在可测量高速脉冲信号情况下尽量提高信噪比,得到能够测量40 MHz高重复速率脉冲信号、且当每脉冲的光子数为9.9×107下信噪比为14.5 dB的BHD,为高速CV-QKD系统提供不可或缺的测量装置。
刘晓丽[3]（2021）在《高质量的光频梳产生及其在频率测量中的应用研究》文中进行了进一步梳理光学频率梳是由一系列频率间隔相等、功率也近似相等的频率分量构成的光谱,在频率测量、波分复用以及信道化接收等领域具有广泛的应用。常见的光频梳产生方法有锁模激光器法、循环频移器法、光纤非线性效应法以及外调制器法。本文重点研究基于外调制器的光频梳的产生及光频梳在频率测量中的应用。本文的主要研究工作如下:（1）对现有的光频梳产生方案进行研究分析,在此基础上,提出了一种基于双平行马赫-曾德尔调制器级联强度调制器的光频梳产生方案。在方案中,通过功率补偿的方法有效的改善了输出光频梳的平坦度,并且通过控制调制器的参量,可以生成不同形式的光频梳。结果显示,系统可以输出梳齿数目为80、频率间隔为8GHz、平坦度为0.32d B的光频梳,且光频梳的频率间隔与中心频率都可以灵活调节。（2）提出了基于强度调制器级联电吸收调制器来产生光频梳的方案。方案中通过使用具有较高的集成度与较低的驱动电压的电吸收调制器有效的提高了系统的集成度,降低了系统成本。并且通过调节调制器的可变参数,可以生成不同形式的光频梳。结果表明,该方案可以产生平坦度为0.21d B、频率间隔为8GHz、梳齿数目为80的光频梳,且光频梳的频率间隔与中心频率可以灵活调节。（3）提出了一个基于光频梳的微波瞬时多频率测量方案。在方案中,待测微波信号通过一个双平行马赫-曾德尔调制器加载到光载波上实现载波抑制单边带调制,提高了系统的调制效率与边带利用率。该方案利用频率-光功率映射的方法,在频率测量精度为±500MHz时,可以实现的测频范围为0.5GHz-39.5GHz。
李儒颂[4]（2021）在《1.3μm高速光子晶体面发射激光器与拓扑面发射激光器研究》文中进行了进一步梳理随着智慧城市、5G网络、人工智能、云计算和大数据中心等新一代信息技术的快速发展,网络数据流量在近年来呈现出指数增长趋势,促使光互连技术向更高速率、更大容量和更低功耗的方向发展。高速面发射激光器作为该领域关键核心器件,具有重要的研究价值和广阔的应用前景。垂直腔面发射激光器（VCSELs）由于长波长DBR难以外延生长且具有较大的损耗和串联电阻,因而还难以满足应用需求。而光子晶体面发射激光器（PCSELs）具有大面积单模激射、任意光束整形与偏振调控、片上二维光束控制及波长易于拓展等多种突出功能,因此在实现光纤的两个低损耗传输窗口（1.31μm,1.55μm）更具优势。近年来,受凝聚态中拓扑相和拓扑相变概念的启发,基于拓扑能带论的拓扑光子学正在兴起,其中具有鲁棒性的拓扑腔面发射激光器（TCSELs）不仅拥有高光束质量的优点,而且可以产生携带轨道角动量（OAM）的涡旋光束。OAM复用技术可极大提高光通信系统的信道容量,是未来通信技术的重要发展方向。本论文基于光子晶体对光子态的调控,结合光子晶体微腔与光子晶体带边激射原理设计出了具有异质光子晶体腔结构,为实现高速PCSELs提供了可行性方案,同时将具有拓扑性质的光子晶体引入面发射激光器中并通过合理的优化设计,以达到高速、大功率、低阈值、窄线宽和提高边模抑制比的目的,具有潜在替代现有VCSELs的优势。主要研究内容和创新成果如下:1.对PCSELs的带边激射原理和阈值增益进行了理论分析,并结合半导体激光器速率方程推导出了PCSELs的光功率公式,同时分析了二维光子拓扑绝缘体的边界态与拓扑相变机理,为研制高速PCSELs与TCSELs提供了理论基础。2.开展了高速双晶格PCSELs的理论研究。设计了增强面内光反馈的PCSELs,其谐振腔是由两种具有不同光子带隙的光子晶体组成的面内异质结构,除了利用光子晶体带边的光反馈外,还利用了两种光子晶体边界的反射,并通过调控其中双晶格光子晶体的两个空气孔间距来提高反向传播光之间的一维耦合系数,从而实现对激射模式的强面内限制。通过三维时域有限差分法（3D-FDTD）证实了我们所提出的异质PCSELs可以在较小的正方形区域内实现1.3μm单模激射,并可能实现大于30 GHz的3d B调制带宽。3.开展了基于Dirac点高速PCSELs的理论研究。通过调控光子晶体参数得到双Dirac锥形色散,设计了增强Dirac点面内反馈的PCSELs,并且由于在Dirac点态密度可以降为零,而自发辐射耦合系数?与态密度成反比,因此利用Dirac点作为带边激射,可有效提高PCSELs调制速率,通过3D-FDTD证实其是以四极模激射,在基于少模的空分复用系统中可能具有潜在的应用。4.开展了基于能带反转光场限制效应的高速拓扑体态面发射激光器的理论研究。拓扑谐振腔是由拓扑态光子晶体（R2=1.05R0）外围完整拼接与其带隙相当的拓扑平庸态光子晶体（R1=0.94R0）构成,在拼接的边界处会产生光场的反射和限制效应,通过3D-FDTD证实其可在较小的正六边形区域内实现1.3μm低发散角单模激射。此外,该拓扑体态面发射激光器由于能带反转引起的反射只发生在靠近布里渊区中心附近的一个很小的波矢范围,因此限制了能够获得有效反馈的模式数目,这种模式选择机制与带边模式PCSELs完全不同,更有利于实现单模面发射,在高速光通信领域中的应用将更具有优势。5.开展了高速Dirac涡旋腔面发射激光器的理论研究。通过对正常蜂窝光子晶体超胞应用广义的Kekulé调制和收缩操作,然后将它们完整拼接得到异质Dirac涡旋腔（具有鲁棒的中间带隙模）,同时适当调控腔中子晶格的尺寸,使得带间模收敛于Dirac点频率并处于外围光子晶体的禁带中,以达到增强带间模面内光反馈的目的,从而有利于实现高速调制。研究结果表明,以该异质Dirac涡旋腔的带间模作为带边激射,可在较小的区域内实现1.3μm单模矢量光束输出,这为发展具有优异性能的新型高速拓扑PCSELs提供了可能。
刘超[5]（2021）在《基于飞秒激光直写的可集成固态量子存储器研究》文中指出量子存储器是量子信息科学中的一种核心器件。它能将预报单光子转化为确定单光子、增进量子精密测量的精度、同步量子计算中的门操作。基于量子存储器的量子中继方案,能够有效地克服光信号在光纤中传输时的指数衰减问题,从而实现远距离的量子通信。目前量子存储器的研究已经取得了长足的进展,为了推动量子存储器的实际应用,研究小型化可集成化的量子存储器,具有重大意义。基于固态体系的量子存储器,具有物理和化学性质稳定、易于加工和与其他器件集成的优点,很适合用来研制可集成量子存储器。掺杂在固体中的稀土离子,在低温下具有很长的相干寿命,是一种具有非常好的应用前景的量子存储材料。我博士阶段主要基于稀土掺杂晶体,利用飞秒激光直写技术研制可集成的固态量子存储器。本文取得的主要研究成果如下:1.测定掺Nd3+硅酸钇晶体中143Nd3+离子光学基态的自旋哈密顿量。量子存储依赖于存储介质中具体的能级,在应用量子存储方案之前,我们需要选择合适的能级体系,因而需要了解该介质详细的能级结构,也就是说需要知道该体系的哈密顿量。143Nd3+离子是一种典型的Kramers离子,它具有S=1/2的电子自旋以及I=7/2的核自旋,光学基态共有16个能级,采用传统的光谱学的方法很难定出它的自旋哈密顿量。我利用参与研制的脉冲式超低温电子顺磁共振谱仪,结合自己编写的程序,拟合出了掺钕硅酸钇（Nd3+:Y2SiO5）晶体中143Nd3+离子光学基态的自旋哈密顿量,拟合偏差接近于实验数据的误差。该方法也可直接应用于其他Kramers离子自旋哈密顿量的测定。2.参与搭建基于稀土掺杂晶体的可集成固态量子存储平台。飞秒激光直写技术具有加工精度高,可重复性、稳定性好的优点。我采用该技术在稀土掺杂晶体上刻蚀Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型的光波导,一条光波导就可以作为一个量子存储器使用。这些不同种类的光波导在量子信息科学中有不同的应用,其中Ⅱ型光波导能极大地增强光场的功率密度;Ⅲ型光波导则能够支持不同偏振光的单模传输;Ⅳ型光波导位于晶体的表面20微米内,便于与其他的片上可集成器件对接。3.实现基于掺铕硅酸钇（151Eu3+:Y2SiO5）晶体的高保真度相干光存储。151Eu3+:Y2SiO5晶体可表现出长达6个小时的自旋相干时间,这是目前所有体系中最长的相干时间,这种独特的性质使得它在量子信息领域中具有非常好的应用前景。我在151Eu3+:Y2SiO5中晶体刻蚀出Ⅱ型光波导,该波导能够很好地与单模光纤兼容,插入损耗最低可达4.95 dB。接着我在Ⅱ型光波导中演示了基于两种不同存储方案的相干光存储,存储保真度均在99%左右,证明了基于Ⅱ型光波导的存储器的可靠性。4.实现按需式读取的可集成固态量子存储器。我在151Eu3+:Y2SiO5晶体的表面上刻蚀片上光波导,并在光波导的旁边引入电极,利用Stark调制的原子频率梳方案,实现了光量子比特的按需读取,存储保真度为99.3%±0.2%,这接近基于块状晶体的量子存储器中获得的99.9%的最高保真度的记录。通过在电极上施加两个峰值电压为5V的电场脉冲,就能主动地控制存储时间。这种跟晶体管-晶体管逻辑兼容的设置,为基于波导的量子存储器的进一步扩展和集成奠定了基础。
闵浩[6]（2021）在《高速量子密钥分发中的光源和数据采集系统研究》文中研究表明量子密钥分发（Quantum key distribution,QKD）是一种运用量子力学的基本原理实现的保密通信技术,其在军事和商业上都有巨大的应用潜力。自从1984年第一个QKD协议被提出以来,经过三十多年的高速发展,QKD在理论和实验两方面都有巨大的进步,并且正逐步走向产业化。实用化的QKD系统需要有足够的安全成码率（SKR）,当QKD系统具体的实施方案和传输信道都确定后,提升系统重复频率就是提高成码率的最重要手段之一。在早期QKD系统中,单光子探测器的性能是重复频率提升的最大障碍。而当频率提升到GHz级别之后,QKD系统的各个组成部分都面临着苛刻的要求,可能成为新的瓶颈。针对高速QKD的需求,本文从半导体激光光源,光调制器驱动电路以及高速的数据采集系统等几个方面开展了研究。在光源方面,本文首先研究了半导体激光器的直流特性,设计了针对半导体激光器的高精度低温漂的温度控制和电流控制电路,并通过干涉法精确地测量了激光器的温度漂移。其次,为了得到高速的光脉冲,从速率方程出发研究了增益开关半导体激光器的性质以及其对电脉冲信号的需求,并设计了高速的激光器脉冲驱动电路。由于光源的光谱宽度对测量设备无关QKD（MDI-QKD）有显着影响,本文利用自制的可调谐激光器表征了光脉冲的啁啾性质。综合以上的研究结果以及光源滤波技术,在1.25GHz的重复频率下得到了消光比29.5dB的光脉冲,并且实现了 0.484的HOM干涉对比度。在此之外,还得到了室温下10小时内温度稳定性在0.004℃的温度控制电路和漂移8.5ppm的电流控制电路,能够用于某些需要光锁相环路的QKD之中。在调制器驱动方面,本文针对GHz的QKD实验需求,设计了多通道多幅度的高速调制器驱动电路,在5GHz随机码驱动的情况下,最高的输出幅度可达7.5V。针对多路信号间相位关系不确定的问题,本文利用边沿触发器的特性实现了高速串行收发器（SerDes）的通道间相位自动对齐。经测试在不采用高精度的TDC的情况下,对齐精度可达2.5ps,足以满足目前GHz高速QKD的实验需求。本文还设计了一种非浮地输出的放大电路,目前已经在2GHz重复频率下实现了5V的摆幅,可以适用于QKD实验中调制器需要连接到地的情况。在数据采集方面,针对系统时钟频率以及光子计数率的提升和单光子探测器通道数的增加带来的新挑战,本文设计了一种基于高速SerDes的多通道探测器数据采集系统,能够实现2.5GHz时钟频率的QKD系统中32通道超导纳米线单光子探测器输出信号的同步接收和实时符合筛选。该系统采用10GHz的采样时钟,原理上可以支持10GHz的QKD实验。论文的研究工作支持了多个高速QKD实验,其创新之处总结如下:1.设计了低噪声低温漂的半导体激光器控制器,并且采用干涉的方法精确地测定了温漂。通过高精度控温结合增益开关和光源滤波的技术手段得到了1.25GHz重复频率的MDI-QKD光源,其消光比为29.5dB,双光子干涉对比度可达0.484。2.通过多通道波形合成得到5GHz重复频率下的4幅度光调制器驱动信号,最大幅度可达到7.5V。利用边沿触发器的性质实现了多通道SerDes相位的自动对齐,对齐精度2.5ps RMS精度,与目前基于高精度TDC手段得到的结果相当。3.实现了 GTX接收器的单端直流接收以及1.6ps步长移相,并以此为基础设计了多通道的高速的单光子探测器信号同步接收以及实时符合筛选系统,原理上支持10GHz的QKD实验。
李宗峰[7]（2021）在《稀土氯化物晶体生长及其光存储研究》文中研究指明量子信息行业近年来的蓬勃发展促成了对新材料新设备等新技术的需求。量子通信的应用要求更优参数的量子存储材料,更高的存储指标,和与存储器匹配的纠缠源等。包含稀土离子的固体材料在量子存储的众多备选物理系统中以其存储时间长,带宽大,保真度高等优点,逐渐成为最有希望实现量子存储的材料之一。这篇论文呈现了作者在水合稀土氯化物晶体的生长,光谱学测试及量子存储应用的研究,使用谐振腔制备高能激光脉冲的研究,匹配存储器的参量下转换纠缠源的搭建。主要成果如下:1.生长高品质水合氯化稀土晶体及NdCl3·6H2O晶体的光谱学研究水合氯化铕晶体是光学非均匀展宽最低的固体材料之一。此类氯化稀土晶体的极高的色心浓度,强稀土离子间相互作用赋予其在量子存储和计算方面的全新应用前景。在同类晶体NdCl3·6H2O中,Nd3+离子的Kramers特性导致了更强的离子间相互作用。我们生长了高品质的NdCl3·6H2O单晶,并首次测量该晶体的光谱学性质。同时我们研究了Nd3+离子的4I9/2→4F3/2最低晶体场能级跃迁的偏振依赖特性,阐明非辐射跃迁过程为此晶体中主要跃迁通道。2.基于EuCl3·6H2O晶体的光存储研究同位素提纯的EuCl3·6H2O晶体已经体现出了低于能级间距的非均匀展宽,在光量子存储方面应用颇有前景。我们生长得到了EuCl3·6H2O晶体,实验测得其7F0→5D0跃迁相干时间为55.7 μs,并在该跃迁中实现微秒量级原子频率梳光存储,最后定量分析了温度导致的跃迁频率移动现象。3.提出并实现基于光学谐振腔的脉冲功率放大方案在量子存储这种光与物质相互作用的实验中通常需求窄线宽频率稳定的连续波激光。然而在某些应用中,如使用光学π脉冲实现电子布局数反转,需要短时间高功率激光脉冲,普通连续波激光器难以像脉冲激光器那样输出极高功率密度的短脉冲。我们提出并实现一种方案,其利用光学谐振腔特性,能将连续波激光器输出的连续波激光转换为高功率密度的脉冲光,从而解决当前量子存储中的一个技术问题。我们的实验装置实现了 17倍峰值功率放大结果,且脉冲宽度可调。4.搭建匹配量子存储器的参量下转换纠缠光源完整的量子中继方案除了需要量子存储器外还需要纠缠光子对和纠缠交换操作。我们使用波导PPKTP实现高亮度的下转换光子对,使用光学标准具的组合使纠缠光子带宽与存储器相匹配。使用线性光学和后选择的方法实现了最大纠缠态的制备。又用线性光学的方法实现贝尔态测量,最终实现两对纠缠光子的纠缠交换。5.实验相关的软件开发与实验紧密相关的计算机软件被开发出来,用于简化实验中某些多次使用的计算过程,或实现某些仪器的特殊操作需求。这些软件包括:简化高斯光参数计算的高斯光参数计算程序;实现可编程温度控制的TED4015温度控制软件;具有能够灵活使用虚拟通道功能的TimeTagger符合仪软件和模拟信号调节的磁场控制软件。
范俊凯[8]（2021）在《金刚石NV色心及其与二维谐振子相互作用的研究》文中研究说明随着量子信息技术的发展,人们逐渐认识到单一量子载体在许多应用场景具有局限性,因此出现了由不同量子载体构成的混合量子系统。以金刚石NV色心为例:NV色心具有很多优点,比如电子自旋态易于读出和操控,室温下相干时间长等,是最受欢迎的固态量子体系之一,在量子计算、精密测量、量子网络等领域具有重要的应用前景;然而,NV色心在原位电学调控方面遇到了挑战,在多比特扩展（即实现芯片上不同色心之间的耦合）方面遇到了难题。我们注意到,利用当前纳机电系统的相关技术,可以对固体中的声学模式进行原位电学调控,声子也具有很好的相干性且可长程传输。因此,解决上述挑战、难题的一个可能的思路是发展基于纳机电系统的声子体系与NV色心的混合量子系统。基于这样的背景,本文的主要工作内容如下:针对NV色心与纳机电系统混合量子系统,在色心方面,设计并搭建了NV色心测量平台,包括激光共聚焦系统及微波操控系统,为实现基于NV色心的量子信息应用创建了实验条件;制备金刚石NV色心系综并实现其光谱特性及光探测磁共振效应（ODMR）测量;利用NV色心系综实现了静态磁场测量,为后续使用微波脉冲序列提高测量灵敏度奠定了研究基础。在纳机电系统方面,选取具有原子层厚度的二维谐振子作为研究对象,采用光学探测方式,探测到功率较高情况下石墨烯二维谐振子的压缩效应以及非线性分布效应。最后设计了NV色心与纳机电振子耦合系统的实验方案,完成了高质量单个NV色心制备方法的探索,提出一维串联石墨烯二维谐振子与NV色心混合系统的实验方案,为后期研究其自旋-声子相互作用、色心原位电学调控、色心量子态通过声子模式实现长程传递奠定了基础。
谢鹏[9]（2020）在《微腔光频梳及其在微波信号产生中的应用研究》文中研究指明随着光学微腔制备技术的快速发展,光学微腔的品质因子不断被提高,极大地促进了腔内的场增强效应,为低泵浦阈值的微腔光频梳产生,创造了有利条件。2007年,科研人员在二氧化硅光学微腔中首次实现了宽带克尔光学频率梳,从此拉开了微腔光频梳的研究序幕。微腔光频梳突破了锁模激光器光频梳的技术瓶颈,可实现GHz-THz的高重复频率,同时具有小尺寸、低功耗的优势,在精密测量、光谱学、光通信技术和微波光子学等领域具有广泛的应用前景。本文基于高折射率掺杂玻璃微环谐振腔,开展了微腔光频梳的理论与实验研究。采用辅助光热平衡的技术手段,实现了微腔孤子光频梳的产生;在单泵浦技术方案下,实现了呼吸子频梳的产生,通对腔内能量采样和射频谱的测量,对呼吸子频梳时域脉冲振荡特性进行了研究与分析;基于异步采样技术和时间透镜技术,分别对微腔光频梳的时域脉冲分布和腔内光场演化过程进行了测量与分析;在孤子光频梳稳定产生的基础上,开展了高频微波信号产生的实验研究;基于腔内自发四波混频效应,开展了量子光频梳的实验研究。论文的主要研究内容和取得的成果如下:一、采用辅助光热平衡的方法,开展了微腔孤子光频梳的实验研究。通过合理选定泵浦光和辅助光的频率,利用热调微腔谐振峰的手段,在自由光谱范围（FSR）为49 GHz的微腔中实现了调制不稳定光频梳到多孤子光频梳的转换,并通过温控反向调节微腔谐振峰,实现了单孤子光频梳的确定性产生,光谱带宽大于80 nm;利用单泵浦技术方案,实现了光谱大于180 nm的孤子晶体频梳;在FSR为200 GHz微腔内实现了呼吸孤子频梳,通过采样泵浦光扫过谐振峰的能量演化和射频谱的测量,证实了呼吸子频梳的时域脉冲呈“呼吸型”的周期性振荡。二、基于光学微腔中的自发四波混频效应,开展了量子光频梳的实验研究,分别测量了泵浦功率为20、40、60 m W时的光子符合计数,其符合计数率处于3到5之间,证实了新产生光子对的量子关联特性;通过符合计数率与泵浦功率表现出负相关性的实验结果,证实了低泵浦功率能有效促进噪声的减少和量子频梳质量的提高,得出了微腔品质因子是量子频梳质量关键影响因素的结论。三、采用异步采样的技术方案,对孤子光频梳的时域脉冲分布进行了采样研究。通过微环谐振腔产生一个稳定的单孤子频梳作为参考源,对另一个微环谐振腔产生的单孤子、双孤子、三孤子、四孤子频梳分别进行了异步采样测量,利用采集到的两套光频梳的拍频信号,对孤子频梳的时域脉冲分布进行了描述与分析。此方法突破了普通光电探测器带宽的限制,可实现对高重复频率频梳的测量。四、通过数值模拟研究,论证了时间透镜技术对多脉冲信号进行时域处理的可行性。采用基于时间透镜的时域成像系统,将光频梳在时域放大18倍,使用示波器对孤子光频梳的时域脉冲分布进行实时观测;以20.4 ps为周期,对FSR为49 GHz的微腔产生的光频梳进行采样分析,通过捕捉腔内孤子的实时位移,孤子碰撞、湮灭和产生等瞬态行为,描述了腔内光场演化的过程。此方法解决了高重频频梳实时测量的技术难题,为探索光频梳复杂的动力学瞬态过程提供了新的研究思路和有效的技术手段。五、基于微腔孤子光频梳,实现了48.97 GHz的微波信号产生,信噪比为60 d B;对微波信号的时间抖动和相位噪声进行了测量和分析,其时间抖动值为533 fs,在1 MHz偏频处的相位噪声为-110 d Bc/Hz;引入分频率器,实现了频率可调的微波信号产生;开展了孤子双光梳拍频的实验研究,分别采用级联和并联的技术方案探索了射频信号的产生,通过延时自外差法测量了两种方案的光信号线宽。
陈思[10]（2020）在《低温等离子体协同N型半导体催化降解NOx与乙酸乙酯的性能提升机制》文中研究指明钢铁、焦化、有色、建材、石化、化工等行业的工业炉窑和表面涂装行业,普遍存在氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs）的复合污染问题。低温等离子体技术作为氮氧化物和挥发性有机物协同处理的适用技术,已有一定数量的工业应用案例,但其能耗较高、二次污染严重等问题制约了该技术的进一步发展和应用。采用等离子体-催化协同技术可有效解决此瓶颈问题,其中适用于等离子体体系的新型催化剂的开发是关键。针对等离子体高能电子的有效利用,本论文发现并提出了等离子体-催化体系的拟光催化行为,开发了具有优异NOx、乙酸乙酯降解性能的N型半导体-Mn O2复合催化剂,探究了NOx与乙酸乙酯的协同降解行为,为等离子体-催化技术协同处理NOx与乙酸乙酯做出了积极有益的探索。首先,本文采用傅里叶红外光谱（FTIR）考察了单一等离子体降解NO的反应路径和机理,发现在烟气气氛下（6%O2）,NO主要发生氧化路径,被O自由基氧化至NO2,产生的NO2又将与O自由基反应重新生成NO,导致O自由基的循环消耗,增加了体系的无功能耗,NO2为体系最终产物。O2含量和注入能量将同时调控NO的反应路径和产物。电极温度的升高、烟气组分如H2O、CO和CO2的添加将抑制NO的去除,HCl的添加刚好相反,SO2则几乎没有影响。将不同类型的半导体催化剂置于等离子体场内,发现在没有外加光源时,等离子体中的高能电子可撞击N型半导体使之获得足够的能量,产生电子-空穴对（e--h+）,发生高能电子活化的“拟光催化”行为。NO的反应路径发生改变,NO或生成的NO2可被深度氧化至N2O5、NO2-和NO3-。捕集剂实验表明,该过程中产生的O2-、·OH和O3等活性自由基均对NO的深度氧化有贡献。进一步制备了单原子Ru改性的NH2-Ui O-66（NU）,并复合Mn O2以分解和利用O3。Ru-NU显着增强了等离子体放电、对NO/NO2的吸附活化,并形成了Zr4+-O-Ru3+氧化循环桥,促进载流子的分离和氧化反应的持续发生;Mn O2则对反应过程中产生的O3进行有效分解和利用。在能量密度为75.3 J/L时,复合体系获得了100%的NOx去除效率,NO2的生成得到有效抑制。制备了Bi2Mo O6-Mn O2（BMO-Mn）复合催化剂用于乙酸乙酯（EA）的降解。BMO-Mn的添加提高了等离子体放电强度、O3的利用率和对EA的吸附,且BMO活化后产生的空穴（h+）可促进Mn O2中Mn3+和Mn4+之间的快速循环。在能量密度为392 J/L时,实现了100%的EA去除率、70%的CO2选择性和99%的COx选择性。FTIR研究表明反应中间产物主要为甲烷、乙酸和丙酮,O3的有效利用对副产物的完全矿化起到关键作用。最后,为实现NO与EA的协同降解,考察了单一等离子体工艺协同降解NO与EA时二者的相互影响,发现NO2会抑制EA的降解尤其是矿化过程。针对此,开发的复合催化剂Ce@Zn Ga2O4/NU,增强了EA的吸附和水解、对NO2的吸附和活化以及催化剂活性自由基的产生量。在能量密度为392 J/L时,等离子体-催化工艺分别实现了100%和96.21%的NO与EA去除率,CO2和COx的选择性分别为73.93%和94.35%。对中间副产物的定量分析发现,NO2会抑制丙酮的矿化,Ce@Zn Ga2O4/NU可促进关键中间产物乙醛的生成,基于此提出了相应的反应路径。本文提出了等离子体高能电子激发的“拟光催化”行为,对NOx和VOCs的降解均具有效果,并从放电增强、污染物吸附活化等多角度开发功能催化剂,为等离子体-催化体系提供了新的策略和催化剂设计思路。
二、MQW EA调制器用于短脉冲光子源驱动条件的优化设计（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、MQW EA调制器用于短脉冲光子源驱动条件的优化设计（论文提纲范文）
（1）40 GHz锁模皮秒激光信号源关键技术与应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩写词索引 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 光通信 |
| 1.1.2 量子通信 |
| 1.1.3 发展需求 |
| 1.2 锁模脉冲信号源 |
| 1.2.1 研究进展 |
| 1.2.2 锁模技术概述 |
| 1.3 全光时钟提取 |
| 1.4 量子光通信信号源 |
| 1.4.1 单光子信号源 |
| 1.4.2 纠缠光子信号源 |
| 1.5 面临的新问题 |
| 1.6 本文的主要研究工作 |
| 2 理论基础 |
| 2.1 锁模激光器理论 |
| 2.1.1 被动锁模 |
| 2.1.2 主动锁模 |
| 2.1.3 有理数锁模 |
| 2.2 脉冲光信号的测量与时钟提取原理 |
| 2.2.1 脉冲形状的自相关测量 |
| 2.2.2 信号抖动的互相关测量 |
| 2.2.3 全光时钟提取 |
| 2.3 量子光源的理论描述 |
| 2.3.1 单光子源 |
| 2.3.2 光量子纠缠源 |
| 2.4 本章小节 |
| 3 被动锁模光纤环形激光器 |
| 3.1 基于SOA非线性偏振旋转的被动锁模激光器 |
| 3.1.1 实验系统与原理概述 |
| 3.1.2 EDFA和 SOA的增益特性 |
| 3.1.3 基频率锁模与脉冲波形 |
| 3.2 被动锁模光纤激光器中的调Q脉冲和矩形脉冲 |
| 3.2.1 实验系统简介 |
| 3.2.2 调Q脉冲和矩形脉冲 |
| 3.2.3 矩形脉冲的演化 |
| 3.3 光纤激光器系统偏振态的控制与稳定 |
| 3.3.1 高速稳偏器原理 |
| 3.3.2 稳偏器三单元控制的必要性 |
| 3.3.3 稳偏器的精度和响应时间 |
| 3.3.4 稳偏器的应用效果 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 40 GHz主动锁模皮秒信号源的产生与全光时钟提取 |
| 4.1 主动锁模光纤环形激光器 |
| 4.1.1 实验系统与原理概述 |
| 4.1.2 调制频率对锁模脉冲的影响与精确基频获取 |
| 4.1.3 锁模皮秒激光信号源的测量 |
| 4.2 高阶主动锁模皮秒激光信号源 |
| 4.2.1 5-11 GHz有理数谐波锁模 |
| 4.2.2 40 GHz量级主动锁模实验结果 |
| 4.3 高速PRBS数据的全光时钟提取 |
| 4.3.1 全光时钟提取实验系统 |
| 4.3.2 12 GHz时钟提取实验结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于锁模皮秒激光源的量子光源制备 |
| 5.1 单光子源的制备 |
| 5.1.1 实验系统与原理概述 |
| 5.1.2 弱脉冲中平均光子数的分布 |
| 5.1.3 单光子源制备实验结果与分析 |
| 5.2 纠缠态量子光源的制备 |
| 5.2.1 纠缠态制备实验系统 |
| 5.2.2 基于BBO晶体的倍频和参量下转换 |
| 5.2.3 纠缠态的测量实验结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本文主要研究成果 |
| 6.2 下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）纠缠态连续变量量子密钥分发的量子—经典信道复用技术及源无关安全性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子信息 |
| 1.2 量子密钥分发概述 |
| 1.3 论文内容安排 |
| 第二章 光纤信道纠缠态连续变量量子密钥分发实验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验系统及关键技术 |
| 2.2.1 实验装置 |
| 2.2.2 自由空间到光纤光耦合技术 |
| 2.2.3 掺铒光纤放大器 |
| 2.2.4 探测器性能 |
| 2.3 数据处理过程 |
| 2.3.1 数字混频滤波 |
| 2.3.2 数据同步 |
| 2.3.3 最优纠缠度理论 |
| 2.3.4 关联度值的修正 |
| 2.4 实验结果与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 多路强经典光与纠缠态CV-QKD的密集波分复用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 额外噪声源分析 |
| 3.2.1 复用器的隔离度 |
| 3.2.2 瑞利散射 |
| 3.2.3 受激非弹性散射 |
| 3.2.4 交叉相位调制 |
| 3.3 自发拉曼噪声 |
| 3.4 四波混频噪声 |
| 3.4.1 光纤中四波混频场理论 |
| 3.4.2 四波混频产生额外噪声理论模型 |
| 3.4.3 四波混频噪声光子数的测量 |
| 3.4.4 四波混频产生额外噪声的测量 |
| 3.5 纠缠态CV-QKD与强DWDM经典通道共存 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于纠缠态的源无关CV-QKD实验验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验装置 |
| 4.3 最佳纠缠度参数选择 |
| 4.4 测量基的随机切换 |
| 4.5 测量结果与分析讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 用于纳秒脉冲光场测量的时域平衡零拍探测器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 探测器的设计 |
| 5.3 探测器信噪比计算 |
| 5.4 探测器的制作过程 |
| 5.5 探测器的性能测试 |
| 5.5.1 实验测试装置与调试过程 |
| 5.5.2 真空起伏噪声轨迹图的测量 |
| 5.5.3 光脉冲分辨率 |
| 5.5.4 线性响应 |
| 5.5.5 探测器稳定性测试 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 工作总结及展望 |
| 6.1 本文小结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（3）高质量的光频梳产生及其在频率测量中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 微波光子学 |
| 1.1.2 多载波通信技术 |
| 1.2 光学频率梳产生技术的研究现状 |
| 1.2.1 锁模激光器法 |
| 1.2.2 循环频移器法 |
| 1.2.3 光纤非线性效应法 |
| 1.2.4 外调制器法 |
| 1.3 微波频率测量技术的研究概况 |
| 1.4 本论文内容及结构安排 |
| 第二章 基于外调制器产生光频梳的理论知识 |
| 2.1 常用的外调制器 |
| 2.1.1 马赫-曾德尔调制器 |
| 2.1.2 双平行马赫-曾德尔调制器 |
| 2.1.3 电吸收调制器 |
| 2.1.4 频率调制器 |
| 2.2 其他常用器件 |
| 2.2.1 光源 |
| 2.2.2 法布里-珀罗滤波器 |
| 2.3 光学频率梳 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于DPMZM级联IM产生可重构的光学频率梳 |
| 3.1 方案原理 |
| 3.2 理论分析与推导 |
| 3.3 仿真结果与讨论 |
| 3.3.1 仿真结果与分析 |
| 3.3.2 OFC的性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于光学频率梳的瞬时微波多频率测量技术的研究 |
| 4.1 基于IM级联EAM的光学频率梳生成方案 |
| 4.1.1 方案原理 |
| 4.1.2 理论分析与推导 |
| 4.1.3 仿真结果与分析 |
| 4.2 基于光学频率梳的瞬时微波多频率测量方案 |
| 4.2.1 方案原理 |
| 4.2.2 仿真结果与分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（4）1.3μm高速光子晶体面发射激光器与拓扑面发射激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 高速半导体激光器及其研究状况概述 |
| 1.2.1 高速垂直腔面发射激光器(VCSELs)概述 |
| 1.2.2 高速分布反馈(DFB)激光器概述 |
| 1.2.3 高速量子级联激光器(QCLs)概述 |
| 1.2.4 高速光子晶体激光器(PCLs)概述 |
| 1.2.5 高速半导体激光器的瓶颈及发展趋势 |
| 1.3 光子晶体面发射激光器(PCSELs)研究进展 |
| 1.3.1 大面积相干1.3μm PCSELs |
| 1.3.2 PCSELs的光束模式控制 |
| 1.3.3 PCSELs的光束控制 |
| 1.3.4 高亮度PCSELs |
| 1.4 拓扑光子学 |
| 1.4.1 从拓扑电子学到拓扑光子学 |
| 1.4.2 拓扑光子晶体激光器研究进展 |
| 1.5 涡旋光束 |
| 1.5.1 涡旋光束的发展历程 |
| 1.5.2 涡旋光束光通信原理及优势 |
| 1.5.3 OAM模式的复用与解复用 |
| 1.5.4 OAM编码通信技术 |
| 1.5.5 拓扑涡旋激光器研究进展 |
| 1.6 本论文选题依据及主要研究内容 |
| 第二章 高速光子晶体面发射激光器的理论基础 |
| 2.1 半导体激光器速率方程理论 |
| 2.1.1 量子阱激光器速率方程模型 |
| 2.1.2 量子级联激光器速率方程模型 |
| 2.1.3 量子点激光器速率方程模型 |
| 2.2 半导体激光器的直接调制原理 |
| 2.3 光子晶体面发射激光器(PCSELs)的理论基础 |
| 2.3.1 PCSELs带边激射原理 |
| 2.3.2 PCSELs阈值增益 |
| 2.3.3 PCSELs输出光功率 |
| 2.3.4 PCSELs输出光功率的提高方法 |
| 2.3.5 PCSELs三维耦合波理论 |
| 2.4 Purcell因子和自发辐射因子 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 拓扑光子学基础 |
| 3.1 拓扑绝缘体与Dirac方程 |
| 3.1.1 Dirac方程和束缚态的解 |
| 3.1.2 修正的Dirac方程与Z2 拓扑不变量 |
| 3.1.3 拓扑不变量与量子相变 |
| 3.1.4 拓扑保护的边界态解 |
| 3.2 拓扑物理中的经典模型 |
| 3.2.1 Su-Schrieffer-Hegger(SSH)模型 |
| 3.2.2 Haldane模型 |
| 3.2.3 Bernevig-Hughes-Zhang(BHZ)模型 |
| 3.3 光子Dirac锥及其相关物理 |
| 3.3.1 光子晶体中的Dirac锥 |
| 3.3.2 Dirac 光局域模 |
| 3.4 二维光子拓扑绝缘体 |
| 3.4.1 光子拓扑绝缘体中的拓扑不变量 |
| 3.4.2 赝时间反转对称性与赝自旋 |
| 3.4.3 二维拓扑保护边缘态 |
| 3.4.4 拓扑光子晶体的k·P模型 |
| 3.4.5 拓扑光子相变机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 1.3μm 高速光子晶体面发射激光器研究 |
| 4.1 双晶格光子晶体谐振腔 |
| 4.1.1 双晶格光子晶体谐振腔的概念 |
| 4.1.2 双晶格光子晶体谐振腔晶格间距的调谐 |
| 4.2 1.3μm高速双晶格光子晶体面发射激光器设计 |
| 4.2.1 异质PCSELs的结构设计 |
| 4.2.2 理论分析 |
| 4.2.3 结论 |
| 4.3 基于Dirac点 1.3μm高速光子晶体面发射激光器的设计 |
| 4.3.1 研究背景 |
| 4.3.2 理论基础 |
| 4.3.3 器件设计 |
| 4.3.4 仿真结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 1.3μm 高速拓扑体态面发射激光器研究 |
| 5.1 高速拓扑体态面发射激光器的设计 |
| 5.1.1 二维拓扑光子晶体谐振腔的设计 |
| 5.1.2 仿真结果 |
| 5.2 理论分析 |
| 5.2.1 蜂窝光子晶体的紧束缚模型 |
| 5.2.2 基于赝自旋能带反转分析 |
| 5.2.3 拓扑谐振腔支持的腔模 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 1.3μm 高速 Dirac 涡旋腔面发射激光器研究 |
| 6.1 矢量光束的理论基础 |
| 6.2 Dirac涡旋腔 |
| 6.2.1 对DFB激光器和VCSELs的拓扑理解 |
| 6.2.2 Jackiw-Rossi零模 |
| 6.2.3 Dirac涡旋腔的参数 |
| 6.2.4 Dirac涡旋腔的性质 |
| 6.3 1.3μm 高速 Dirac 涡旋腔面发射激光器的设计 |
| 6.3.1 异质 Dirac 涡旋腔的设计 |
| 6.3.2 仿真结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本论文主要完成工作 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）基于飞秒激光直写的可集成固态量子存储器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 量子科技 |
| 1.1.1 量子通信 |
| 1.1.2 量子计算和量子模拟 |
| 1.1.3 量子传感和量子精密测量 |
| 1.2 量子存储器及其应用 |
| 1.2.1 量子中继和远程量子通信 |
| 1.2.2 量子光源 |
| 1.2.3 线性光学量子计算 |
| 1.2.4 量子精密测量 |
| 1.3 量子存储器的表征参数 |
| 1.4 量子存储体系 |
| 1.4.1 冷原子 |
| 1.4.2 热原子 |
| 1.4.3 单量子系统 |
| 1.5 稀土掺杂晶体 |
| 第2章 量子存储方案 |
| 2.1 光子回波 |
| 2.1.1 自旋回波 |
| 2.1.2 ROSE |
| 2.2 原子频率梳方案 |
| 2.2.1 自旋波的原子频率梳 |
| 2.2.2 斯塔克调制的原子频率梳 |
| 2.3 总结 |
| 第3章 Kramers离子自旋哈密顿量的测定 |
| 3.1 稀土离子的自旋哈密顿量 |
| 3.1.1 non-Kramers离子的自旋哈密顿量 |
| 3.1.2 Kramers离子的自旋哈密顿量 |
| 3.2 光谱烧孔技术 |
| 3.3 ~(143)Nd~(3+):Y_2SiO_5光学基态自旋哈密顿量的测定 |
| 3.4 实验和模拟 |
| 3.5 总结 |
| 第4章 可集成固态量子存储 |
| 4.1 铌酸锂波导 |
| 4.2 聚焦离子束刻蚀 |
| 4.3 飞秒光微加工 |
| 4.4 飞秒光微加工光波导的分类 |
| 4.4.1 Ⅰ型光波导 |
| 4.4.2 Ⅱ型光波导 |
| 4.4.3 Ⅲ型光波导 |
| 4.4.4 Ⅳ型光波导 |
| 4.5 总结 |
| 第5章 光波导的飞秒光微加工和优化 |
| 5.1 飞秒光微加工系统简介 |
| 5.2 Ⅱ型光波导的加工和优化 |
| 5.2.1 光波导的耦合 |
| 5.2.2 光波导的传输损耗 |
| 5.2.3 光波导的低温测试 |
| 5.3 总结 |
| 第6章 Ⅱ型光波导中高保真度的相干光存储 |
| 6.1 实验装置 |
| 6.2 样品的加工 |
| 6.3 样品的测试 |
| 6.4 实验结果 |
| 6.4.1 ROSE存储 |
| 6.4.2 自旋波的原子频率梳存储 |
| 6.5 总结 |
| 第7章 Ⅳ型光波导量子存储器中量子比特的按需读取 |
| 7.1 实验样品的加工及测试 |
| 7.2 实验装置 |
| 7.3 测量直流斯塔克系数 |
| 7.4 实验结果 |
| 7.5 time-bin比特 |
| 7.6 脉冲序列 |
| 7.7 总结 |
| 第8章 总结及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（6）高速量子密钥分发中的光源和数据采集系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 量子保密通信的起源与发展 |
| 1.1.1 量子密钥分发的需求背景 |
| 1.1.2 量子密钥分发的发展历史 |
| 1.2 量子密钥分发中的光源 |
| 1.2.1 BB84协议 |
| 1.2.2 弱相干光源 |
| 1.2.3 激光器的选择 |
| 1.2.4 单激光器与多激光器方案 |
| 1.2.5 激光的腔外调制 |
| 1.3 高速QKD中的电子学系统面临的技术挑战 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第2章 半导体激光器的控制 |
| 2.1 半导体激光器 |
| 2.1.1 半导体激光器的结构 |
| 2.1.2 DFB半导体激光器的发光特性 |
| 2.1.3 QKD中对半导体激光器的控制需求 |
| 2.2 温度控制电路 |
| 2.2.1 热敏电阻和半导体制冷模块 |
| 2.2.2 总体设计与电路结构 |
| 2.2.3 反馈控制系统的环路 |
| 2.2.4 噪声分析 |
| 2.2.5 控温效果测试 |
| 2.3 电流控制电路 |
| 2.3.1 电路结构 |
| 2.3.2 噪声分析 |
| 2.3.3 电流噪声和长漂测试 |
| 2.4 电路板的数字控制系统 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 半导体激光器的高速调制 |
| 3.1 QKD实验中的光脉冲 |
| 3.1.1 QKD对光脉冲宽度的要求 |
| 3.1.2 QKD对光谱宽度的要求 |
| 3.1.3 光脉冲的产生方式 |
| 3.2 半导体激光器的速率方程与增益开关 |
| 3.2.1 速率方程及其数值仿真 |
| 3.2.2 光脉冲与电脉冲关系测试 |
| 3.3 增益开关电脉冲产生电路 |
| 3.3.1 电路结构 |
| 3.3.2 电路产生的电信号和光信号测试 |
| 3.4 增益开关光脉冲的啁啾 |
| 3.5 脉冲光光谱的压缩 |
| 3.5.1 注入锁定和光滤波器 |
| 3.5.2 光谱压窄效果测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 高速直流耦合脉冲驱动电路 |
| 4.1 电光调制 |
| 4.1.1 电光调制器 |
| 4.1.2 调制器需要的电驱动信号 |
| 4.2 电路结构 |
| 4.2.1 高速串行收发器 |
| 4.2.2 数模转换和波形合成 |
| 4.2.3 直流放大 |
| 4.3 多通道间的相位对齐 |
| 4.3.1 时钟结构 |
| 4.3.2 相位内插器 |
| 4.3.3 波形相位调节与对齐 |
| 4.3.4 一种各个通道的相位自动对齐的方法 |
| 4.3.5 对齐的效果 |
| 4.4 脉冲驱动板的使用和测试 |
| 4.4.1 4个独立电平的调节方式 |
| 4.4.2 增大输出的摆幅 |
| 4.4.3 性能测试 |
| 4.5 输出非浮地的放大电路 |
| 4.5.1 输出浮地的缺点 |
| 4.5.2 一种输出非浮地的直流连接方式 |
| 4.5.3 连接方式的改进 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 单光子探测器信号采集系统 |
| 5.1 需求背景 |
| 5.1.1 QKD中的单光子探测器以及TDC |
| 5.1.2 高速高码率MDI-QKD需要的信号采集系统 |
| 5.2 采集系统的搭建 |
| 5.2.1 数字方案与模拟方案 |
| 5.2.2 高速串行收发器的接收端 |
| 5.2.3 GTX接收器的单端直流接收 |
| 5.2.4 相位调节 |
| 5.2.5 高速收发器级联 |
| 5.2.6 数字逻辑设计 |
| 5.3 性能测试 |
| 5.4 平台升级方案探讨 |
| 5.4.1 接口数量 |
| 5.4.2 接收电路 |
| 5.4.3 数据上传 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（7）稀土氯化物晶体生长及其光存储研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 第二章 背景理论 |
| 2.1 稀土离子性质 |
| 2.1.1 4f能级与4f-4f跃迁 |
| 2.2 存储方案 |
| 2.2.1 二能级系统 |
| 2.2.2 光与物质相互作用 |
| 2.2.3 光子回波 |
| 2.2.4 二能级AFC存储 |
| 2.2.5 自旋波AFC相位匹配 |
| 2.3 光学谐振腔设计 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 实验技术 |
| 3.1 晶体生长技术 |
| 3.1.1 晶体生长概述 |
| 3.1.2 溶液晶体生长 |
| 3.1.3 水合稀土氯化物生长工艺 |
| 3.2 PDH锁腔技术 |
| 3.3 脉冲激光器 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 NdCl_3·6H_2O晶体光谱学性质研究 |
| 4.1 背景 |
| 4.2 NdCl_3·6H_2O晶体 |
| 4.3 吸收谱测试 |
| 4.4 ~4I_(9/2)→~4F_(3/2)跃迁的偏振依赖特性 |
| 4.5 荧光测试和非辐射跃迁 |
| 4.6 讨论 |
| 4.7 小结 |
| 第五章 基于EuCl_3·6H_2O晶体的光存储 |
| 5.1 背景 |
| 5.2 EuCl_3·6H_2O晶体 |
| 5.3 相干时间 |
| 5.4 原子频率梳光存储 |
| 5.5 ~7F_0→~5D_0跃迁频率的温度响应 |
| 5.6 小结 |
| 第六章 中心频率稳定功率放大的激光脉冲产生装置 |
| 6.1 高速光开关 |
| 6.2 实验装置 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.4 功率放大的理论分析 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 窄带纠缠光源 |
| 7.1 自发参量下转换 |
| 7.2 SPDC纠缠源 |
| 7.3 纠缠产生 |
| 7.4 纠缠交换 |
| 7.5 小结 |
| 第八章 软件开发 |
| 8.1 高斯光参数计算软件 |
| 8.2 温度控制程序 |
| 8.3 TimeTagger符合仪软件 |
| 8.4 模拟信号控制的低温腔磁场程序 |
| 第九章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（8）金刚石NV色心及其与二维谐振子相互作用的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 金刚石NV色心及其应用简介 |
| 1.1.1 NV色心测磁应用 |
| 1.1.2 NV色心测温应用 |
| 1.1.3 NV色心测磁系统小型集成化 |
| 1.2 石墨烯谐振子及其应用简介 |
| 1.3 谐振子与色心耦合应用研究进展 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 第二章 金刚石NV色心研究方法 |
| 2.1 金刚石NV色心基本性质 |
| 2.2 金刚石NV色心系综制备 |
| 2.3 实验系统的搭建 |
| 2.3.1 激光共聚焦显微系统 |
| 2.3.2 微波系统 |
| 2.3.3 软件系统 |
| 2.4 金刚石NV色心的光探测磁共振 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 二维谐振子的探测 |
| 3.1 热压缩效应 |
| 3.2 圆孔石墨烯谐振子制备 |
| 3.3 石墨烯二维谐振子压缩效应 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 NV色心与二维谐振子相互作用的研究 |
| 4.1 金刚石NV自旋与机械振子耦合理论 |
| 4.2 单色心制作 |
| 4.3 色心与二维谐振子实验搭建方案 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（9）微腔光频梳及其在微波信号产生中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光频梳概述 |
| 1.2 微腔克尔光频梳的发展 |
| 1.2.1 光学微腔 |
| 1.2.2 克尔光频梳 |
| 1.2.3 量子光频梳 |
| 1.3 微腔克尔光频梳的应用 |
| 1.3.1 克尔光频梳的经典应用 |
| 1.3.2 光频梳在量子光学中的应用 |
| 1.4 论文的内容与结构安排 |
| 第二章 微腔克尔光频梳的理论模型 |
| 2.1 非线性传输及四波混频理论分析 |
| 2.2 微腔克尔光频梳的理论模型 |
| 2.2.1 微腔克尔光频梳半经典模型理论 |
| 2.2.2 微腔克尔光频梳量子模型理论 |
| 第三章 微腔克尔光频梳的实验研究 |
| 3.1 微环谐振腔的设计 |
| 3.2 微腔克尔光频梳产生的实验研究 |
| 3.3 孤子晶体频梳 |
| 3.4 呼吸子频梳 |
| 3.5 量子频梳 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 微腔克尔光频梳的时域测量 |
| 4.1 基于异步采样技术的孤子频梳测量 |
| 4.2 基于时间透镜的克尔光频梳测量 |
| 4.2.1 时间透镜的原理 |
| 4.2.2 基于时间透镜的克尔光频梳测量 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 基于微腔孤子光频梳的微波信号产生 |
| 5.1 光生微波信号的原理与方法 |
| 5.2 基于微腔孤子光频梳的微波信号产生实验研究 |
| 5.3 基于双光梳拍频的射频信号产生 |
| 5.3.1 双光梳拍频的原理 |
| 5.3.2 双光梳拍频的实验研究 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 工作总结和展望 |
| 6.1 论文的研究成果及创新 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 插图与表格索引 |
| 附录 B 缩略词 |
| 致谢 |
| 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）低温等离子体协同N型半导体催化降解NOx与乙酸乙酯的性能提升机制（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.1.1 氮氧化物的排放及治理现状 |
| 1.1.2 氮氧化物与VOCs复合污染治理现状 |
| 1.2 课题来源 |
| 1.3 课题目标和研究内容 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 NO_x与 VOCs控制技术 |
| 2.1.1 NO_x控制技术 |
| 2.1.2 VOCs、VOCs与 NO_x协同控制技术 |
| 2.2 低温等离子体技术 |
| 2.2.1 低温等离子体的基本过程 |
| 2.2.2 低温等离子体降解NO_x与 VOCs的研究现状 |
| 2.3 低温等离子体-催化技术 |
| 2.3.1 低温等离子体与催化的相互作用 |
| 2.3.2 等离子体-催化技术(协同)降解NO_x与 VOCs研究现状 |
| 2.4 低温等离子体的特性与催化剂开发思考 |
| 2.4.1 半导体光催化剂与低温等离子体的内在关联 |
| 2.4.2 常见半导体光催化剂及新型光催化剂 |
| 2.4.3 半导体催化剂的改性 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 实验材料、装置与分析测试方法 |
| 3.1 试剂、气源与仪器 |
| 3.1.1 原材料与试剂 |
| 3.1.2 主要实验仪器 |
| 3.2 实验系统 |
| 3.2.1 实验装置系统构成 |
| 3.2.2 介质阻挡放电反应器 |
| 3.3 催化剂分析和表征方法 |
| 3.3.1 X射线衍射 |
| 3.3.2 微观形貌分析 |
| 3.3.3 比表面积-孔结构测定 |
| 3.3.4 X射线光电子能谱 |
| 3.3.5 透射红外 |
| 3.3.6 离子色谱 |
| 3.3.7 程序升温脱附 |
| 3.3.8 等离子体程序还原 |
| 3.3.9 傅立叶原位红外光谱扫描 |
| 3.3.10 紫外可见漫反射光谱 |
| 3.3.11 X射线吸收精细结构 |
| 3.3.12 平均电子能量计算 |
| 3.4 测试方法和计算方法 |
| 3.4.1 测试方法 |
| 3.4.2 计算方法 |
| 3.4.3 乙酸乙酯、CO、CO_2标线测定 |
| 4 低温等离子体降解NO反应路径的红外光谱研究和机理探讨 |
| 4.1 可能的基本反应 |
| 4.2 等离子体处理NO的反应路径和机理探究 |
| 4.2.1 单一&多组分气氛放电 |
| 4.2.2 NO_2的产生路径 |
| 4.2.3 氧含量的影响 |
| 4.2.4 NO降解的反应路径 |
| 4.3 电极温度的影响 |
| 4.4 烟气组分的影响 |
| 4.4.1 H_2O的影响 |
| 4.4.2 SO_2的影响 |
| 4.4.3 CO的影响 |
| 4.4.4 CO_2的影响 |
| 4.4.5 HCl的影响 |
| 4.5 不同气氛下等离子体处理NO的反应路径及组分影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 等离子体-催化深度氧化NO:“拟光催化”行为研究 |
| 5.1 催化剂制备 |
| 5.2 等离子体协同半导体催化剂处理NO |
| 5.2.1 等离子体协同P型半导体催化剂 |
| 5.2.2 等离子体协同N型半导体催化剂 |
| 5.2.3 比较和分析 |
| 5.2.4 能量密度(SIE)与催化剂禁带宽度(Eg)的联系 |
| 5.3 反应路径和机理的探究 |
| 5.3.1 NO深度氧化至N_2O_5和HNO_3 |
| 5.3.2“消失”的NO_2 |
| 5.4 可能的反应路径和机理 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 等离子体协同单原子Ru改性的NH_2-Ui O-66/MnO_2 选择性氧化NO |
| 6.1 催化剂制备 |
| 6.2 催化剂的物化性质 |
| 6.2.1 催化剂的晶型结构和微观形貌 |
| 6.2.2 催化剂表面元素形态和配位结构分析 |
| 6.3 催化剂与等离子体之间的相互作用 |
| 6.3.1 催化剂物理性质对等离子体放电强度的影响 |
| 6.3.2 催化剂的能带结构与活化 |
| 6.4 等离子体-催化降解NO_x性能考察 |
| 6.4.1 NO_x氧化性能及产物分析 |
| 6.4.2 捕集剂实验 |
| 6.5 反应机理探究 |
| 6.5.1 催化剂对NO、NO_2的吸附活化性能考察 |
| 6.5.2 单原子Ru在反应过程中的作用 |
| 6.5.3 可能的反应路径和机理 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 等离子体协同Bi_2MoO_6-MnO_2 降解乙酸乙酯的性能及机理研究 |
| 7.1 催化剂制备 |
| 7.2 催化剂的结构、组成和形貌 |
| 7.3 乙酸乙酯的降解性能、选择性和稳定性 |
| 7.4 反应机理探究 |
| 7.4.1 相对介电常数、孔径和放电强度考察 |
| 7.4.2 BET、表面酸性和EA吸附性考察 |
| 7.4.3 CO-PPR,单一&协同效应,XPS和氧化性考察 |
| 7.4.4 可能的反应路径和机理 |
| 7.5 其他VOCs的降解行为 |
| 7.6 本章小结 |
| 8 等离子体-Ce@ZnGa_2O_4/NU协同降解NO与乙酸乙酯的性能及机理研究 |
| 8.1 催化剂制备 |
| 8.2 NO与EA共存时的相互制约关系 |
| 8.2.1 等离子体单独/协同降解NO与EA的表观反应动力学分析 |
| 8.2.2 副产物分析 |
| 8.3 催化剂的理化性质 |
| 8.3.1 催化剂晶型结构和表面元素形态考察 |
| 8.3.2 催化剂的活化与活性物种的产生 |
| 8.4 等离子体-Ce@ZnGa_2O_4/NU协同降解NO与 EA |
| 8.4.1 协同降解性能考察 |
| 8.4.2 产物分析 |
| 8.4.3 稳定性考察 |
| 8.5 反应机理探究 |
| 8.5.1 催化剂对NO与EA的吸附性能 |
| 8.5.2 催化剂对NO_2的吸附活化性能 |
| 8.5.3 催化剂对EA的水解作用探究 |
| 8.5.4 活性物种的贡献与反应机理 |
| 8.6 本章小结 |
| 9 结论与展望 |
| 9.1 主要结论 |
| 9.2 对未来工作的建议 |
| 论文创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
四、MQW EA调制器用于短脉冲光子源驱动条件的优化设计（论文参考文献）
- [1]40 GHz锁模皮秒激光信号源关键技术与应用研究[D]. 王海洋. 北京交通大学, 2021
- [2]纠缠态连续变量量子密钥分发的量子—经典信道复用技术及源无关安全性研究[D]. 杜珊娜. 山西大学, 2021(01)
- [3]高质量的光频梳产生及其在频率测量中的应用研究[D]. 刘晓丽. 内蒙古大学, 2021(12)
- [4]1.3μm高速光子晶体面发射激光器与拓扑面发射激光器研究[D]. 李儒颂. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(08)
- [5]基于飞秒激光直写的可集成固态量子存储器研究[D]. 刘超. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]高速量子密钥分发中的光源和数据采集系统研究[D]. 闵浩. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [7]稀土氯化物晶体生长及其光存储研究[D]. 李宗峰. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [8]金刚石NV色心及其与二维谐振子相互作用的研究[D]. 范俊凯. 电子科技大学, 2021(01)
- [9]微腔光频梳及其在微波信号产生中的应用研究[D]. 谢鹏. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2020(06)
- [10]低温等离子体协同N型半导体催化降解NOx与乙酸乙酯的性能提升机制[D]. 陈思. 浙江大学, 2020