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非经典光场不仅仅是一个基础的物理问题而且在量子信息处理中扮演着非常重要的角色,是现代量子通讯、信息保密、量子测量等领域中必不可少的资源。非经典多模光场较单模非经典场可以同时包含更多的信息,极大的扩展量子通信中的信道容量提高传输速率及通信安全性。目前,多模非经典光场的研究主要基于光场空间模式及时间?频率模式,特别是基于光的轨道角动量模的非经典光场,已成为目前量子信息中的重要研究热点,并产生了很多重要成果。与空间模式相比,时域模式可以很自然地兼容波导技术,更高效利用现有的单模光纤网络。并且它们的重叠光谱和对非线性色散等静止的或缓慢变化的介质扰动并不敏感,使得它们更适合于光纤网络的应用。同样地,不同于传统的时间-频率信道复用,需要用多束分离的超短脉冲去定义不同的信息通道,时域模式的多模信道复用在本质上基于真正的正交波包模式,其在原则上可以保证模式信道之间零串扰。除了在大容量量子通讯方面的优势,另外基于时域多模压缩态光还可以实现基于测量的量子计算方案以及超高精度的量子时钟同步方案等。 基于时域多模非经典光场的重要性,本文主要围绕飞秒脉冲多模压缩态的制备来展开,其主要内容包含以下几个方面: 1)飞秒脉冲时域多模压缩态光场的实验产生。首先对SPOPO脉冲压缩光的产生与测量的理论进行分析;利用阈值以下Ⅰ类 SPOPO腔获得了时域多模压缩光;在平衡零拍探测系统的Local场光路中加入4f脉冲整形装置,对Local场脉冲形状进行调制,使其分别与信号场各阶超模形状匹配,完成了时域超模压缩光的测量。实验中泵浦光功率为175mW,在分析频率1.2MHz处分别测得了前五阶超模的压缩,压缩度大小分别为:-2.0dB(正交振幅)、-1.0dB(正交位相)、-0.7dB(正交振幅)、-0.4dB(正交位相)、-0.1dB(正交振幅)。 2)为了进一步扩大多模光场维度,结合时域模式和空间模式的各自优势,我们研究了具有空间模式 TEM01的飞秒脉冲压缩态光场的实验产生。以时域多模压缩实验为基础,在其腔前种子光光路中引入微小倾斜在谐振腔内激发出TEM01模。同样在Local场激发出TEM01模式,使其与信号场在平衡零拍处耦合干涉。实验中泵浦光功率为130mW,在分析频率1.2MHz处获得了-0.7dB的空间高阶横模TEM01模正交振幅压缩态光场。