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基于光纤链路单光子的偏振诱导相位噪声补偿的研究

作　者: 孙建虎
导　师: 肖连团；贾锁堂
学　校: 山西大学
专　业: 原子与分子物理
关键词: 单光子量子保密通信偏振诱导相位噪声法拉第旋转镜信噪比
分类号: TN918
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 8次
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内容摘要

量子信息科学是近几年来原子分子物理、量子光学、光电子技术与信息科学相互融合而迅速发展起来的一个新兴前沿科学分支,在涉及国家安全、经济发展与社会进步等诸方面有着难以估量的潜在的应用前景和重要意义。量子不确定性从物理原理上保证量子保密通信是一种不可破译、不会被窃取的绝对安全的保密通讯途径。量子保密通信不仅在军事、国防等领域,而且在银行业务、网络通讯、电子商务、日常通信等方面具有广阔的应用前景。量子保密通讯使用量子系统的最小单元—单光子作为信息载体,其安全性植根于量子物理的基本特性。在量子不可克隆原理、单光子不可再分原理及量子测不准原理保证下实现传输过程绝对保密安全并甄别偷听。光纤通信具有高抗干扰能力和较低的传输误码率等优点,成为现代量子保密通讯的重要传输方式。基于光纤链路中单光子的传输及探测是关系到整个通信过程安全性的重要因素。随着长传输距离、宽带宽、高速度光纤通讯的广泛应用,通信技术的高速发展和传输速率的不断提高,各种噪声对单光子传输的影响显得越来越重要。有效抑制单光子传输过程中的偏振诱导相位噪声已经成为量子保密通讯的重要研究内容。本论文的主要研究工作包括:1.实验研究了法拉第旋转镜用于补偿单模光纤中1550nm单光子传输的偏振漂移特性。比较了在不同平均光子数下经由不同长度单模光纤传输后单光子偏振漂移的差异,以及法拉第旋转镜对偏振漂移的抑制。实验表明在50km光纤50kcps光子计数下偏振漂移改善最优,偏振漂移抑制比达25.3。2.实验研究了法拉第旋转镜用于偏振诱导相位噪声的补偿特性。测量了不同光强下单光子在不同长度单模光纤传输时偏振诱导相位噪声的频谱特性曲线。发现法拉第旋转镜对偏振诱导相位噪声抑制比高达23 dB。3.鉴于偏振诱导相位噪声的频谱分布规律,测量了光子计数光学时域反射的后向散射信号,研究了通过频率调制有效消除低频段偏振诱导相位噪声的影响,有效地提高了信噪比。

全文目录

目录  4-8
摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第一章量子保密通信研究现状  11-23
  1.1 量子保密通信基本原理  11-12
  1.2 量子保密通信信道  12-14
    1.2.1 自由空间信道  12-13
    1.2.2 光纤链路信道  13-14
  1.3 单光子探测器  14-18
  1.4 单光子源  18-20
    1.4.1 强衰减脉冲激光  18-19
    1.4.2 参量下转换产生的光子对  19
    1.4.3 单光子枪  19-20
  1.5 量子误码率  20-21
  1.6 量子保密通信的现状及问题  21-23
第二章相位噪声及偏振诱导相位噪声  23-30
  2.1 相位噪声  23-25
  2.2 偏振诱导相位噪声  25-28
    2.2.1 偏振漂移  25-27
    2.2.2 偏振诱导相位噪声  27-28
  2.3 强度噪声  28-30
第三章法拉第旋转镜用于单光子偏振诱导相位噪声补偿的研究  30-44
  3.1 法拉第旋转镜的工作原理  30-33
  3.2 实验装置及测量  33-35
  3.3 偏振漂移测量与补偿  35-39
  3.4 偏振诱导相位噪声补偿特性  39-43
  3.5 结果与讨论  43-44
第四章频率调制用于抑制单光子偏振诱导相位噪声的研究  44-50
  4.1 实验装置及测量  44-47
  4.2 测量结果及分析  47-48
  4.3 结论  48-50
总结与展望  50-51
参考文献  51-56
硕士研究生期间完成的学术论文  56-57
致谢  57-58

基于光纤链路单光子的偏振诱导相位噪声补偿的研究

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