Aktivní fázová stabilizace vláknových interferometrů pro měření na jednofotonové úrovni.

Bc. Vojtěch ŠVARC

Master's thesis

Active phase stabilization of fiber interferometers for single photon measurements.

Abstract:

V rámci práce je realizován aktivně stabilizovaný vláknový Machův-Zehnderův interferometr určený k implementaci jednofotonových experimentů. Stabilizace fáze probíhá na silném optickém signálu, který je dokonale oddělen od měřicího jedofotonového signálu. V rámci práce byla odladěna stabilizační zpětnovazební smyčka a provedena její charakterizace pomocí Fourierovy transformace a Allanovy odchylky. Pomalý fázový drift, který je dominantní, byl utlumen o 6 řádů, přičemž celková šířka pásma stabilizační smyčky je 1 kHz. Stabilizovaný interferometr může fungovat jako dělič svazku s fázově laditelným proměnným dělicím poměrem. Variabilita nastavení dělicího poměru je od 0:100 do 100:0 s libovolným krokem a s extinkcí větší než 25 dB. Stabilita nastavených dělicích poměrů je měřena a diskutována v práci. Dále je umožněno rychlé spínání libovolného dělicího poměru pomocí implementovaného integrovaného elektro-optického fázového modulátoru. Rychlé spínání bylo demonstrováno pro 5 ns pulsy s dobou náběžné hrany 0,7 ns. Při budoucích jednofotonových experimentech bude rychlé spínání součástí dopředné vazby.

Abstract:

In this Thesis, active phase-lock of a fiber Mach-Zehnder interferometer is demonstrated. The phase-lock is performed with a strong signal that is perfectly separated from the single-photon measurement signal. Characterization of the phase-lock stability was performed using Fourier transform and Allan deviation. The slow phase drift, which is dominant, was decreased by 6 orders and the stabilization loop performs well up to 1 kHz. The setup behaves as a phase-tuned variable beam splitter. The possible splitting ratio is in the range from 0:100 to 100:0 with arbitrary step and with extinction more than 25 dB. The stability of various splitting ratios is measured and discussed. Further, the setup enables fast switching of an arbitrary splitting ratio employing an integrated electro-optic phase modulator. The fast switching was demonstrated for 5 ns pulses with rise time of 0.7 ns. The setup will be utilized for single-photon experiments with active feed-forward.

Keywords

Machův-Zehnderův interferometr, aktivní fázová stabilizace, dělič svazku, proměnný dělicí poměr, optický přepínač, polarizaci udržující optická vlákna.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 5. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Martina Nováková, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Physics / Optics and Optoelectronics