非局域色散消除是量子纠缠光源的非经典效应之一, 在量子信息科学中有着重要的应用。详细介绍了非局域色散消除的概念、研究意义以及近几年国内外的发展状况。对频率纠缠光源的非局域色散消除、Franson干涉仪中的非局域色散消除、Hong-Ou-Mandel干涉仪中的局域色散消除等3种情况的研究进展进行了对比分析。在此基础上, 对量子色散消除的研究前景进行了展望。

准相位匹配有利于实现高效的自发参量下转换, 它由非线性晶体的极化周期和依赖于温度的折射率决定。为了确定特定波长处所需的晶体温度,需要测量相位匹配波长随晶体温度的变化关系。单色仪的传统测量方法具有测量精度较低且耗时长等缺点。提出了一种实验方法,该方法能快速准确测量纠缠光子相位匹配波长随晶体温度变化的关系。在信号和闲置光路中先后加入色散元件, 通过测量纠缠光子对到达时间关联峰值处的时间延迟随晶体温度的变化关系, 利用波长到时间的映射关系将其转化为波长随晶体温度的变化关系。给出了周期极化铌酸锂(PPLN)波导和周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体的实验测量结果,测量精度优于0.1 nm, 测量时间约为几分钟。测量精度受限于单光子探测器的抖动时间和色散元件色散量的大小。原则上,抖动时间越小,色散量越大,测量精度越高。最后讨论了Sellmeier方程计算的结果与实验结果存在差异的可能原因。所提方法可以用来校准相位匹配波长与晶体温度的关系及极化周期,并有望实现温度依赖的Sellmeier方程的修正或改进。

相位补偿是脉冲压缩和产生超短激光脉冲的关键技术之一。首先通过类比菲涅耳波带片在空间中的相位函数,理论上证明菲涅耳二元相位整形方案可以实现类似透镜的功能,可以在频域中引入负二次光谱相位(负色散)。然后利用所提方案补偿啁啾脉冲的色散,从而将其变为变换受限脉冲,使其脉宽压缩到变换受限的时间宽度。所提方案仅与二次相位有关,不依赖于光谱振幅,因此对具有对称性分布的各种脉冲形状均适用。最后给出常见的高斯脉冲与方波脉冲的数值计算结果,在理论上验证所提方案的正确性。所提方案为啁啾脉冲压缩提供一种新的思路和方法,并可以拓展到有关色散补偿的其他领域中。

光学脉冲的时域微分技术在时空测量领域有着重要应用，利用微分脉冲可使时空测量的精度达到或超越标准量子极限。分别利用双折射晶体和傅里叶脉冲整形系统两种方法对中心波长为813 nm、脉宽为130 fs的脉冲电场包络进行了一阶微分实验研究。利用双折射晶体得到的脉冲电场包络一阶微分能量转换效率为0.36%，电场强度的频谱分布只在中心频率附近的光谱半峰全宽范围内可与理论值较好地吻合，重合度达到91.36%，距离中心频率越远，与理论值差距越大。利用傅里叶脉冲整形系统得到的脉冲电场包络一阶微分能量转换效率达到11.10%，在空间光调制器的有效调制范围内，电场强度与理论值的重合度超过98.37%。与基于双折射晶体的脉冲微分方法相比，基于傅里叶脉冲整形系统的脉冲微分方法具有更高的能量转换效率，与理论值吻合的光谱范围更大，且能方便地产生任意阶数的微分脉冲，能更好地满足高精度时间同步领域的应用需求。

通过在实芯光子晶体光纤的包层空气孔中填充5CB型液晶，设计出了在室温附近具有高热调谐灵敏度的光子带隙型液晶光子晶体光纤。采用有限元方法研究了光子带隙随光纤结构参数的变化规律、光子带隙位置的热调谐特性、光纤限制损耗随包层孔圈数的变化以及限制损耗的热调谐特性。结果表明，该光子晶体光纤光子带隙的位置主要由包层孔直径决定，其限制损耗随包层孔圈数的增加而显著降低；随着温度由25.1 ℃增加至34.8 ℃，光子带隙位置和限制损耗曲线均发生红移，限制损耗的最小值位置处的平均热调谐灵敏度约为10.3 nm/℃；在光子带隙的中心波长附近，该光子带隙型液晶光子晶体光纤和相同结构未填充液晶的光纤之间具有高耦合效率。

理论研究了频率非简并第I类自发参量下转换过程中产生的纠缠光子对的量子特性,且与频率简并的情况做了对比.通过纠缠光子对的联合谱强度分析了纠缠光子对的光谱特性及纠缠特性；通过洪-区-曼德尔干涉仪和马赫-曾德尔干涉仪分析了纠缠光子对的量子干涉特性.结果表明:脉冲泵浦作用下,由于频率非兼并使得相位匹配函数不对称,导致两纠缠光子可区分,量子干涉可见度减小.随着泵浦脉冲频宽的增加,这种效应更加明显.连续激光泵浦时,相位匹配函数是对称的,得到最大的纠缠度和量子干涉可见度.该研究为频率非简并纠缠光子源在各种量子信息方案中的应用提供理论指导.

提出利用啁啾脉冲干涉仪进行高精度空间定位的新方案，该方案利用2个具有强的经典频率关联的正负啁啾脉冲，入射到分束器后经和频晶体产生和频干涉信号，通过探测所得干涉信号精确确定经过不同路径的2个光信号的相对延迟时间，从而精确确定目标位置，实现高精度定位，理论上可以达到微米量级的定位精度。研究正负啁啾脉冲不完全对称即正负啁啾系数大小的差异对定位结果的影响。结果表明：正负啁啾系数大小的差异对定位结果影响很小，定位结果对这种差异有很强的容忍度。该方案除具有量子定位中HOM(Hong-Ou-Mandel)干涉仪的所有优点外，还具有装置简单,抑制损耗等优点。

基于量子理论和非线性光学，研究了脉冲光场作用啁啾准相位匹配非线性晶体的第II类自发参变下转换过程中，脉冲宽度和啁啾系数对产生的纠缠双光子特性及Hong-Ou-Mandel(HOM)量子干涉结果的影响。结果表明，啁啾系数一定时，随着脉冲宽度的增加，双光子谱的不可区分性降低，HOM量子干涉可见度下降。当脉冲宽度一定时，随着啁啾系数的增加使双光子谱带宽增加，HOM量子干涉陷落变窄，双光子谱的不可区分性增强，从而提高了相干精度和干涉可见度。理论上得到了超宽带的双光子谱和对应超窄的HOM量子干涉图。

基于量子相干和量子空间定位的原理，设计了量子空间定位的实验方案.讨论了在脉冲激光作用下，由第二类自发参量下转换所产生的纠缠光子对的光谱特征、对应的相干函数特点以及对量子定位的影响.结果表明，随着激光脉冲宽度的增加，纠缠光子对的相干性减小，量子定位的测量准确度降低.