基于光子不可區(qū)分度測(cè)量單光子超短脈沖的研究.pdf

1、超短激光脈沖自產(chǎn)生以來(lái)，在物理、化學(xué)、生物等多個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮了重大作用。超短脈沖是研究超快過(guò)程的主要手段之一，在化學(xué)領(lǐng)域，基于超短脈沖激光的飛秒化學(xué)與量子控制化學(xué)使得人們開(kāi)始研究化學(xué)反應(yīng)的精細(xì)過(guò)程和進(jìn)一步地理解物質(zhì)的微觀(guān)結(jié)構(gòu)。超短脈沖激光與納米顯微鏡的結(jié)合使人們可以研究半導(dǎo)體的納米結(jié)構(gòu)的載流子動(dòng)力學(xué)，包括半導(dǎo)體中瞬態(tài)電子在高電場(chǎng)中的輸運(yùn)，灼熱電子的馳豫和隧穿以及光與物質(zhì)的相互作用的動(dòng)力學(xué)。利用超短光脈沖可以測(cè)量大規(guī)模集成電路中任意點(diǎn)的瞬態(tài)

2、電壓以及觀(guān)測(cè)納米電子器件中的電荷電壓的瞬態(tài)現(xiàn)象，這對(duì)于搞清限制高斯電子、光子、與光子器件的高速性能的物理機(jī)制提供了強(qiáng)有力的工具。在生物學(xué)領(lǐng)域利用飛秒激光技術(shù)所提供的差異吸收光譜、泵浦、探測(cè)技術(shù)，人們有能力開(kāi)始研究光合作用反應(yīng)中心的傳能、轉(zhuǎn)能與電荷分離過(guò)程。此外，超短脈沖激光在研究DNA中的能量傳遞、外科手術(shù)等過(guò)程中也發(fā)揮著不可替代的作用。在近20年間，隨著量子信息科學(xué)的發(fā)展，在量子隱形傳態(tài)、量子保密通訊、量子計(jì)算等的實(shí)現(xiàn)上，超短脈沖也發(fā)

3、揮了巨大的作用。
　　 隨著超短脈沖應(yīng)用的需求，超短脈沖制備技術(shù)在幾十年間也有了巨大的發(fā)展，從開(kāi)始的皮秒脈沖發(fā)展到如今的阿秒脈沖。隨之而來(lái)的是對(duì)超短脈沖的測(cè)量方法的進(jìn)一步需求。為了準(zhǔn)確的測(cè)量超短脈沖，人們先后采用了光電采樣法、直接測(cè)量法、強(qiáng)度自相關(guān)法、自參考光譜位相相干重建法(SPIDER)、頻率分辨光學(xué)門(mén)法(FROG)以及進(jìn)一步改進(jìn)的GRENOUILLE和MIIPS方法。這些技術(shù)手段從最初的光電采樣法和直接測(cè)量法的皮秒范圍的測(cè)

4、量精度，到現(xiàn)今廣泛采用的SPIDER和FROG方法飛秒精度下的測(cè)量，在測(cè)量精度上有了巨大的發(fā)展。然而無(wú)論是SPIDER還是FROG方法，都對(duì)被測(cè)脈沖的強(qiáng)度有一定的要求，因此超弱超短脈沖，尤其是在量子信息領(lǐng)域廣泛使用的單光子超短脈沖的測(cè)量至今沒(méi)有非常好的方法。
　　 本文通過(guò)對(duì)光子不可區(qū)分度的分析，提出了一種通過(guò)測(cè)量光子不可區(qū)分度間接測(cè)量超短脈沖光的方法，可以較為準(zhǔn)確地得出包括被測(cè)脈沖時(shí)間長(zhǎng)度和脈沖形狀在內(nèi)的特定形狀的被測(cè)脈沖的光