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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

目的及意义：

集成光学这一概念,最早由贝尔实验室的miller提出,目的是解决通信技术发展中产生的信号传输、处理等问题^[1]。随着人们对信息日益增长的迫切需求,光纤通信在信息网络中获得了大量的应用。在处理光信号时,传统的光学系统体积大、稳定性差已经不能满足在通信和信息处理方面的需要。人们希望像集成电路一样,实现光学元件的集成化,因此产生了集成光学这个新的研究领域。目前,为了构建高速大容量的光信息网络,人们进一步迫切希望发展全光信号处理技术^[2]。全光信号处理,即在光学领域内对光信号进行处理,可以避免传统的电信号处理和“光一电一光”信号处理带来的电子瓶颈限制。这种需求又进一步促进了集成光学的发展。集成光学技术可以将各种光学器件、波导集成在同一块衬底材料上以实现一种或多种光学功能。例如,采用半导体技术在一个基片上实现光信号的发射、探测、耦合、分束、波分复用、滤波、光开关等功能。与集成电路相比,集成光路在信息处理上的优势在于,它可以避免信号处理中的光一电转换;可以处理电信号所不具有的波动特性(特别是波面)所包含的形态信息^[3]。与传统光学器件相比,集成光学元件体积小、重量轻,携带方便,价格较低。由于集成光学元件将多个光学元件制备在同一个衬底上,使用时无需对准或调节他们之间的位置,所以它的稳定性强,不易受到震动和温度等外界条件的影响,这是集成光学的最大优点。近年来,随着聚焦离子束刻蚀、离子束切片^[4]等微加工技术的发展,各种新型材料的发明,以及光电子学方面的深入研究,集成光学正逐步成熟。

纠缠反映的是一个多体量子系统中各子系统之间所存在的非局域的量子关联,它是量子力学有别于经典力学的基本概念。近年来有关连续变量纠缠态的制备及其在量子信息处理中的应用是量子光学和量子信息科学的前沿研究领域。这不仅是因为对于连续变量纠缠态性质的研究可以用于验证量子力学的基本原理,而且还由于连续变量纠缠态是量子信息处理的基本资源,因此如何制备连续变量纠缠态受到人们的广泛关注。另一方面,由于体系与周围的环境的相互作用而导致的退相干的影响,使得所制备的纠缠态十分脆弱而难于保存。因此,基于现有的实验条件和技术,如何制备出抗环境干扰能力强、稳定的、高纠缠度的纠缠源是人们感兴趣的问题之一。

2. 研究的基本内容

设计目标：

1.了解波导的概念及应用。

2.了解波导的制备方法掌握利用飞秒激光制作波导的过程及优势。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：

利用飞秒激光制作一个基于光学超晶格且包含三个波导的圆形截面波导结构，利用其中发生的倍频效应产生六组份连续变量纠缠态。首先讨论系统的稳定性，然后利用纠缠判据判定各个输出光束之间的纠缠特性，并讨论纠缠特性与系统参数的关系。

4. 参考文献

[1].[日]西原浩:集成光路,科学出版社,2005

[2].m.saruwatari,ieeej.sel.top.quantum eleetron.,6(2000)1363

[3].[美]汉斯伯格:集成光学导论,国防工业出版社,1983