陳彥宏

本文旨在研究產生量子壓縮光源，並致力於將光路積體化，不僅提供光路更高的擴 展性在操作上也更加穩定。透過單通光參量放大器產生非古典光源-壓縮態，依照海森堡 的不確定性原理，知道光學中最小擾動極限，透過壓縮光的正交項能夠達到比標準量子 極限更小的擾動；而相對的其另一個正交項會大於標準量子極限，能夠在量子感測領域 中提供更高的精準度。此外，為了要實現大型量子光路，使用絕熱耦合器做為分光器， 能提供製程高容忍度和高工作寬頻的特性。 本研究藉由鈮酸鋰基板成功的將壓縮光源和波長分光器整合在同一晶片上，從受激 拉曼絕熱過程的理論出發，設計絕熱耦合器，並使用光束傳播法模擬波導耦合條件，到 一系列的製程過程，經由半導體製程技術使晶片具有準相位匹配的週期性晶疇反轉結構 及鈦擴散式波導，其中包括黃光微影、薄膜、擴散、研磨拋光、蝕刻，最後量測晶片特 性(1)絕熱耦合器的消光比，在波長 1550nm 有高達 23.4dB，消光比大於 20dB 和大於 10dB 分別有 18、68nm 頻寬，(2)非線性光學-倍頻現象，歸一化轉換效率有 15.8%/W/cm2 ， (3)透過平衡零差檢測方法量測壓縮光，我們預計此晶片可以產生壓縮光和反壓縮光分別 為-0.67dB、0.72dB。 未來可以設計不同耦合器，或是採用其他波導種類，甚至可以更換基板材料，使得 晶片非線性轉換效率更高、能承受更高泵浦光能量、傳播損耗更低，製備出品質更好的 晶片式壓縮光源，量子光源是量子光路系統中的首要條件，藉由此研究可以將量子光源 在晶片上產生，作為光量子發展的一部份，提供穩定壓縮光源的價值，有文獻做了定向 耦合器當作 50:50 分光鏡[1]，不只能增加兩道光的模態疊合程度，也能進一步將光路積 體化，完成整個量子積體光路系統。