CN116594239B - 一种基于背向相位匹配的量子光源系统 - Google Patents
一种基于背向相位匹配的量子光源系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116594239B CN116594239B CN202310605344.4A CN202310605344A CN116594239B CN 116594239 B CN116594239 B CN 116594239B CN 202310605344 A CN202310605344 A CN 202310605344A CN 116594239 B CN116594239 B CN 116594239B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wave plate
- lens
- photons
- light source
- crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 59
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 36
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 3
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- WYOHGPUPVHHUGO-UHFFFAOYSA-K potassium;oxygen(2-);titanium(4+);phosphate Chemical compound [O-2].[K+].[Ti+4].[O-]P([O-])([O-])=O WYOHGPUPVHHUGO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 3
- QBLDFAIABQKINO-UHFFFAOYSA-N barium borate Chemical compound [Ba+2].[O-]B=O.[O-]B=O QBLDFAIABQKINO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- GQPIEFFYGONFTJ-UHFFFAOYSA-N 2-(3-morpholin-4-ylpropyl)benzo[de]isoquinoline-1,3-dione Chemical compound O=C1C(C=23)=CC=CC3=CC=CC=2C(=O)N1CCCN1CCOCC1 GQPIEFFYGONFTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- OFHMUASCSJJNNA-JOCHJYFZSA-N bis-napthyl β-ketophosphonic acid Chemical compound C1=CC=C2C([C@H](C(=O)C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)P(O)(=O)O)=CC=CC2=C1 OFHMUASCSJJNNA-JOCHJYFZSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 1
- 238000005040 ion trap Methods 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3544—Particular phase matching techniques
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/3501—Constructional details or arrangements of non-linear optical devices, e.g. shape of non-linear crystals
- G02F1/3503—Structural association of optical elements, e.g. lenses, with the non-linear optical device
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/3526—Non-linear optics using two-photon emission or absorption processes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于背向相位匹配的量子光源系统，涉及量子光学技术领域；通过泵浦光在晶体中激发出背向出射的纠缠光子，对信号光子和闲频光光子分别光束优化、偏振补偿、投影测量之后，通过加入布儒斯特窗口片，可以得到信号光光子与闲频光光子产生即分离，并且可以在非最大纠缠态与最大纠缠态之间连续变换的纠缠光源；本发明简单有效，且易于实用。
Description
技术领域
本发明属于量子光学技术领域，具体是一种基于背向相位匹配的量子光源系统。
背景技术
量子纠缠作为一种资源在量子信息技术的发展中发挥着重要作用。目前，量子信息技术的研究主要基于超导体系、半导体体系、原子离子阱体系与光子体系。其中，光子体系有着易于产生与操控的优势，因此随着量子信息技术的发展得到了深入、广泛的探究。
目前，制备光子纠缠是基于自发参量下转换与自发四波混频。SFWM过程多在波导体系等，如色散位移光纤、光子晶体光纤、硅纳米线波导，多为通信波段，与现有光纤通信网络较容易匹配；但是整体相对产生率较低，光子波长与泵浦波长距离较近，受到拉曼、布里渊等效应的影响，需要一定条件来实现较高的信噪比。
SPDC过程主要是基于非线性光学晶体，主要包括偏硼酸钡，BBO、磷酸钛氧钾，KTP、铌酸锂，LN等晶体。SPDC过程需要满足相位匹配条件，而理想的相位匹配在实际中无法实现。准相位匹配技术是被Armstrong等人在1962年首次提出。从数学上，极化方向的改变，等效于π位相的改变。从工程角度讲，SPDC过程中，合适的晶体电筹的极化反转长度产生的π位相偏移正好补偿泵浦光与所产生的信号光、闲频光的位相差。总的位相失配在一个周期内保持为0，保证有效的非线性转化。
在过去的研究工作中，主要研究了泵浦光、信号光、闲频光共线的相位匹配情况，产生的光子线宽较宽，共线情况也需要对闲频光、信号光进行高效分离，泵浦光可以直接利用滤光片进行滤除，以进一步构建纠缠等操作。
因此，发展一种信号光与闲频光产生即分离、可以直接产生较窄线宽光子、无需利用复杂光路结构即可构建纠缠态的系统具有重要的研究和应用意义。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种基于背向相位匹配的量子光源系统。
一种基于背向相位匹配的量子光源系统，包括：
泵浦激光模块、量子光源产生与控制模块、投影测量模块一、投影测量模块二；
泵浦激光模块包括沿方向一依次设置的连续激光器、半波片、四分之一波片、透镜、二向色镜；
量子光源产生与控制模块包括沿方向二依次设置在二向色镜一侧的PPKTP晶体、透镜一、滤色片、透镜二、KTP晶体、透镜，和沿方向三依次设置在二向色镜另一侧的透镜四、布儒斯特窗口片二、滤色片一；
投影测量模块一包括沿方向三依次设置在滤色片一一侧的四分之一波片一、半波片一、偏振分束器、单光子探测器；
投影测量模块二包括沿方向二依次设置在透镜一侧的四分之一波片二、半波片二、偏振分束器一、单光子探测器一。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过泵浦光在晶体中激发出背向出射的纠缠光子，对信号光子和闲频光光子分别光束优化、偏振补偿、投影测量之后，通过加入布儒斯特窗口片，可以得到信号光光子与闲频光光子产生即分离，并且可以在非最大纠缠态与最大纠缠态之间连续变换的纠缠光源；本发明简单有效，且易于实用。
附图说明
图1为本发明基于背向相位匹配的量子光源系统的结构示意图；
图2为本发明基于背向相位匹配的量子光源系统的具体实施实例；
图3为本发明中未包含布儒斯特窗口片具体实施实例的干涉曲线与量子态层析结果；
图4为本发明中包含布儒斯特窗口片具体实施实例的干涉曲线与量子态层析结果。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图4，本申请提供了一种基于背向相位匹配的一种量子纠缠光源产生系统，具有信号光与闲频光产生即分离、可以直接产生较窄线宽光子、无需利用复杂光路结构即可构建纠缠态的特征；
如图1所示，本发明基于非线性光学中的背向相位匹配原理，在周期性极化磷酸钛氧钾晶体(PPKTP)中同时满足了type-0与type-I的背向准相位匹配对应的相位失配可以表示为：
Δk0＝kpz-ksz+kiz-km
Δk1＝kpz-ksy+kiy-km
其中，kp＝2nqπ/λq,q＝p,s,i分别表示泵浦光波矢，前向传输的信号光波矢与背向传输的闲频光波矢，y,z表示晶体的y轴和z轴(对应于水平偏振和竖直偏振方向)，km＝2πm/Λ代表晶体极化的光栅矢量，m代表准相位匹配(quasiphasematching，QPM)的阶数，Λ是晶体的极化周期，Δk0,Δk1分别代表type-0与type-I型QPM的相位失配。如果产生的信号光光子和闲频光光子波长简并，那么信号光和闲频光的波矢相互抵消，那么相位失配只依赖于泵浦光的波矢，因此type-0与type-I的背向准相位匹配过程可以在相同的km＝2πm/Λ下同时满足。
Type-0与type-I型背向相位匹配过程的有效非线性系数分别表示为d0＝2d33/mπ和d1＝2d32/mπ。产生的非最大纠缠态可以表示为：
其中，θ＝(ksz-ksy)Lc代表由晶体双折射引起的相对位相，Lc代表晶体长度。因此，将一块和参量下转换过程的晶体长度相同的KTP晶体放在光路中，通过改变KTP晶体光轴相对于PPKTP晶体光轴的角度(旋转0-90°)，可以补偿由晶体双折射引起的相对位相。进一步的，如果利用镀膜的布儒斯特窗口片，将由type-0型相位匹配过程产生的信号光光子和闲频光光子均衰减/>对由type-I型相位匹配过程产生光子不作操作，可以将前面产生的非最大纠缠态变换为最大纠缠态，表示为：
其中，j代表相对位相，可以通过控制用于补偿的KTP晶体的温度来精细调节。
如图1所示，基于背向相位匹配的量子光源系统，主要包括：泵浦激光模块、量子光源产生与控制模块、投影测量模块一、投影测量模块二；
如图2所示，
泵浦激光模块包括沿方向一依次设置的778nm连续激光器1、半波片2、四分之一波片3、透镜4、二向色镜5；
量子光源产生与控制模块包括沿方向二依次设置在二向色镜5一侧的PPKTP晶体6、透镜一7、滤色片8、布儒斯特窗口片一9、透镜二10、KTP晶体11、透镜三12，和沿方向三依次设置在二向色镜5另一侧的透镜四13、布儒斯特窗口片二14、滤色片一15；
投影测量模块一包括沿方向三依次设置在滤色片一15一侧的四分之一波片一16、半波片一17、偏振分束器18、单光子探测器19；
投影测量模块二包括沿方向二依次设置在透镜三12一侧的四分之一波片二20、半波片二21、偏振分束器一22、单光子探测器一23；
此处方向二和方向三保持在同一直线上，且方向一与方向二位于同一平面内且二者相互垂直；
其中，布儒斯特窗口片一9和14采用虚线框标注，表示在光路中可以选择是否加入该光学元件。
其中：
所述778nm连续激光器1，中心波长为778.33nm，输出功率大于500mW，在本实例中作为PPKTP晶体中的SPDC过程的泵浦光；
所述半波片2，为工作在778nm的半波片，用来调整连续激光器1输出的激光的偏振；
所述四分之一波片3，为工作在778nm的四分之一波片，用来调整连续激光器1输出的激光的偏振；
所述透镜4，为778nm透镜，用来将经过四分之一波片3后的激光聚焦到二巷色镜5上，进而进入的PPKTP晶体6中；
所述二向色镜5，为778nm高反1556nm高透的二向色镜，用来将透镜4聚焦的778nm泵浦激光反射到PPKTP晶体6中，同时可以透过PPKTP晶体6中产生的1556nm的光子；
所述PPKTP晶体6，用来在778.33nm泵浦激光的作用下，进行type-0与type-I的背向相位匹配的SPDC过程，产生背向传输的光子对；
所述透镜一7，为1556nm透镜，用来对PPKTP晶体6中产生的1556nm的光子进行准直；
所述滤色片8，为长通滤色片，用来滤除778nm的泵浦激光，透过1556nm的光子；
所述布儒斯特窗口片一9，为1556nm的布儒斯特窗口片，用来对type-0过程产生的光子进行选择性衰减；
所述透镜二10，为1556nm透镜，用来将经过布儒斯特窗口片一9的光子聚焦到KTP晶体11中；
所述KTP晶体11，用来补偿由双折射引起的type-0光子与type-I光子之间的相对相位；
所述透镜三12，用来对经过KTP晶体11的1556nm光子进行准直；
所述透镜四13，用来对PPKTP晶体6中产生的背向传输的经过二向色镜5的1556nm光子进行准直；
所述布儒斯特窗口片二14，为1556nm的布儒斯特窗口片，用来对type-0过程产生的光子进行选择性衰减；
所述滤色片一15，为长通滤色片，用来滤除778nm的泵浦激光，透过1556nm的光子；
所述四分之一波片一16，为1556nm四分之一波片，用来调整经过滤色片一15的1556nm光子的偏振；
所述半波片一17，为1556nm半波片，用来调整经过四分之一波片一16的1556nm光子的偏振；
所述偏振分束器18，为1556nm偏振分束器，用来对经过半波片16的1556nm光子进行检偏；
所述单光子探测器19，为1556nm单光子探测器，用来探测经过偏振分束器18之后的1556nm单光子信号；
所述四分之一波片二20,为1556nm四分之一波片，用来调整经过透镜三12的1556nm光子的偏振；
所述半波片二21，为1556nm半波片，用来调整经过四分之一波片二20的1556nm光子的偏振；
所述偏振分束器一22，为1556nm偏振分束器，用来对经过半波片二21的1556nm光子进行检偏；
所述单光子探测器一23，为1556nm单光子探测器，用来探测经过偏振分束器一22之后的1556nm单光子信号；
如前文所述本发明的核心是实现基于背向相位匹配量子光源系统，为了达到这个目标需要完成以下设计和组装步骤。
本发明实例中，首先要完成光路结构设计，以实现泵浦光束向非线性光学晶体的注入同时保证背向传输的信号光与闲频光光子的有效收集。本发明中，利用半波片2、四分之一波片3、透镜4、二向色镜5实现了泵浦激光的偏振调节、聚焦、向PPKTP晶体6的注入，同时允许信号光光子与闲频光光子的传输与收集。
本发明实例中，其次要完成的设计是非线性晶体的选择。目前的非线性晶体主要有BBO即为β相偏硼酸钡晶体、PPKTP即为周期性极化磷酸钛氧钾、PPLN即为周期性极化铌酸锂晶体等。本发明实例中，采用了PPKTP晶体。为了实现最佳的相位匹配，采用了自制的精密温度控制器，保证控温稳定性0.001℃，实现对晶体温度的调节与稳定控制。
本发明实例中，还要完成产生的非最大纠缠态的表征、向最大纠缠态的变换及变换得到的最大纠缠态的表征。首先，在光路中加入了KTP晶体来对由PPKTP晶体6的双折射引起的光子的相位差进行补偿。进而，在光路中不包含布儒斯特窗口片一9、布儒斯特窗口片二14时，得到了与理论符合的非最大纠缠态。布儒斯特窗口片一9、14可以对type-0型SPDC产生的光子引入衰减，同时对type-I型SPDC产生的光子没有衰减，从而将非最大纠缠态变换到最大纠缠态。非最大和最大纠缠态的表征也就是干涉曲线测量、量子态层析均利用投影测量1和投影测量2来完成，参见附图3和附图4。
泵浦光经过一组波片调节偏振，经过透镜聚焦，经二向色镜反射之后，入射到PPKTP晶体内；通过用精密温度控制器对晶体进行控温，使晶体同时满足0型与I型的简并背向相位匹配，此时，晶体内部由自发参量下转换过程产生的信号光光子和闲频光光子会分别沿泵浦光传播方向的同向和背向两个方向分别传播；与泵浦光同向的光子经过透镜准直，长通滤波片滤波用于滤除泵浦光，经过布儒斯特窗口片，经过透镜组优化收集效率、KTP晶体补偿偏振，进入由四分之一波片、半波片与偏振分束器组成的投影测量装置，最终收集到单模光纤中；与泵浦光背向的光子经过透镜准直，经过布儒斯特窗口片，进入到由四分之一波片、半波片、偏振分束器组成的投影测量装置，最终经过长通滤波片之后收集到单模光纤中；前述收集到单模光纤中的光子被单光子探测器分别探测，由符合计数仪进行符合测量。由于0型与I型背向相位匹配的SPDC效率不同，不加布儒斯特窗口片的时候产生的纠缠光源为非最大纠缠态。布儒斯特窗口片在光路中的作用是对光束中不同的偏振成分产生不同的衰减，进而可以将非最大纠缠态调整为最大纠缠态。
本发明的基本原理可以描述为泵浦光在晶体中激发出背向出射的纠缠光子，对信号光子和闲频光光子分别光束优化、偏振补偿、投影测量之后，通过加入布儒斯特窗口片，可以得到非最大纠缠态与最大纠缠态的信号光光子与闲频光光子产生即分离的纠缠光源；本方案描述的信号光光子与闲频光光子产生即分离的纠缠光源制备方法目前在国内与国际上尚无任何报道，该方法将会极大的促进量子光学、非线性光学的科学与应用研究发展。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (7)
1.一种基于背向相位匹配的量子光源系统，其特征在于，包括：
泵浦激光模块、量子光源产生与控制模块、投影测量模块一、投影测量模块二；
泵浦激光模块包括沿方向一依次设置的连续激光器(1)、半波片(2)、四分之一波片(3)、透镜(4)、二向色镜(5)；
量子光源产生与控制模块包括沿方向二依次设置在二向色镜(5)一侧的PPKTP晶体(6)、透镜一(7)、滤色片(8)、透镜二(10)、KTP晶体(11)、透镜(12)，和沿方向三依次设置在二向色镜(5)另一侧的透镜四(13)、布儒斯特窗口片二(14)、滤色片一(15)；
投影测量模块一包括沿方向三依次设置在滤色片一(15)一侧的四分之一波片一(16)、半波片一(17)、偏振分束器(18)、单光子探测器(19)；
投影测量模块二包括沿方向二依次设置在透镜(12)一侧的四分之一波片二(20)、半波片二(21)、偏振分束器一(22)、单光子探测器一(23)。
2.根据权利要求1所述的一种基于背向相位匹配的量子光源系统，其特征在于，量子光源产生与控制模块还包括设置在滤色片(8)与透镜二(10)之间的布儒斯特窗口片一(9)；
和设置在透镜四(13)和滤色片一(15)之间的布儒斯特窗口片二(14)。
3.根据权利要求1所述的一种基于背向相位匹配的量子光源系统，其特征在于，连续激光器(1)中心波长为778.33nm，作为PPKTP晶体中的SPDC过程的泵浦光；
半波片(2)为工作在778nm的半波片，用来调整连续激光器(1)输出的激光的偏振；
四分之一波片(3)为工作在778nm的四分之一波片，用来调整连续激光器(1)输出的激光的偏振；
透镜(4)为778nm透镜，用来将经过四分之一波片(3)后的激光聚焦到二巷色镜(5)上，进而进入的PPKTP晶体(6)中；
二向色镜(5)为778nm高反1556nm高透的二向色镜，用来将透镜(4)聚焦的778nm泵浦激光反射到PPKTP晶体(6)中，同时可以透过PPKTP晶体(6)中产生的1556nm的光子。
4.根据权利要求1所述的一种基于背向相位匹配的量子光源系统，其特征在于，所述PPKTP晶体(6)，用来在778.33nm泵浦激光的作用下，进行type-0与type-I的背向相位匹配的SPDC过程，产生背向传输的光子对；
透镜一(7)为1556nm透镜，用来对PPKTP晶体(6)中产生的1556nm的光子进行准直；
滤色片(8)为长通滤色片，用来滤除778nm的泵浦激光，透过1556nm的光子；
布儒斯特窗口片一(9)为1556nm的布儒斯特窗口片，用来对type-0过程产生的光子进行选择性衰减；
透镜二(10)为1556nm透镜，用来将经过布儒斯特窗口片一(9)的光子聚焦到KTP晶体(11)中；
KTP晶体(11)用来补偿由双折射引起的type-0光子与type-I光子之间的相对相位；
透镜(12)用来对经过KTP晶体(11)的1556nm光子进行准直；
透镜四(13)用来对PPKTP晶体(6)中产生的背向传输的经过二向色镜(5)的1556nm光子进行准直；
布儒斯特窗口片二(14)为1556nm的布儒斯特窗口片，用来对type-0过程产生的光子进行选择性衰减；
滤色片一(15)为长通滤色片，用来滤除778nm的泵浦激光，透过1556nm的光子。
5.根据权利要求1所述的一种基于背向相位匹配的量子光源系统，其特征在于，四分之一波片一(16)为1556nm四分之一波片，用来调整经过滤色片一(15)的1556nm光子的偏振；
半波片一(17)为1556nm半波片，用来调整经过四分之一波片一(16)的1556nm光子的偏振；
偏振分束器(18)为1556nm偏振分束器，用来对经过半波片(16)的1556nm光子进行检偏；
单光子探测器(19)为1556nm单光子探测器，用来探测经过偏振分束器(18)之后的1556nm单光子信号。
6.根据权利要求1所述的一种基于背向相位匹配的量子光源系统，其特征在于，四分之一波片二(20)为1556nm四分之一波片，用来调整经过透镜(12)的1556nm光子的偏振；
半波片二(21)为1556nm半波片，用来调整经过四分之一波片二(20)的1556nm光子的偏振；
偏振分束器一(22)为1556nm偏振分束器，用来对经过半波片二(21)的1556nm光子进行检偏；
单光子探测器一(23)为1556nm单光子探测器，用来探测经过偏振分束器一(22)之后的1556nm单光子信号。
7.根据权利要求1所述的一种基于背向相位匹配的量子光源系统，其特征在于，方向二和方向三保持在同一直线上，且方向一与方向二位于同一平面内且二者相互垂直。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310605344.4A CN116594239B (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 一种基于背向相位匹配的量子光源系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310605344.4A CN116594239B (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 一种基于背向相位匹配的量子光源系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116594239A CN116594239A (zh) | 2023-08-15 |
| CN116594239B true CN116594239B (zh) | 2023-11-24 |
Family
ID=87607838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310605344.4A Active CN116594239B (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 一种基于背向相位匹配的量子光源系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116594239B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005257939A (ja) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | エンタングル光子対発生装置 |
| CN102082386A (zh) * | 2010-12-24 | 2011-06-01 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 单泵浦双输出光生太赫兹辐射方法及其产生装置 |
| CN102130418A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-07-20 | 清华大学 | 偏振纠缠量子光源 |
| CN108462026A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-08-28 | 安徽鲲鹏量子科研装备有限公司 | 一种自准直高稳定纠缠源模块及系统 |
| WO2021215479A1 (ja) * | 2020-04-22 | 2021-10-28 | 国立大学法人京都大学 | 光源装置および光断層撮影システム |
| WO2022048447A1 (zh) * | 2020-09-07 | 2022-03-10 | 济南量子技术研究院 | 基于ppktp晶体的多模接收小型化纠缠源系统 |
-
2023
- 2023-05-26 CN CN202310605344.4A patent/CN116594239B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005257939A (ja) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | エンタングル光子対発生装置 |
| CN102082386A (zh) * | 2010-12-24 | 2011-06-01 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 单泵浦双输出光生太赫兹辐射方法及其产生装置 |
| CN102130418A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-07-20 | 清华大学 | 偏振纠缠量子光源 |
| CN108462026A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-08-28 | 安徽鲲鹏量子科研装备有限公司 | 一种自准直高稳定纠缠源模块及系统 |
| WO2021215479A1 (ja) * | 2020-04-22 | 2021-10-28 | 国立大学法人京都大学 | 光源装置および光断層撮影システム |
| WO2022048447A1 (zh) * | 2020-09-07 | 2022-03-10 | 济南量子技术研究院 | 基于ppktp晶体的多模接收小型化纠缠源系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Backward phase-matching for nonlinear optical generation in negative-index materials;Shoufeng Lan等;《NATURE MATERIALS》;全文 * |
| Multi-color laser generation in periodically poled KTP crystal with single period;Sujian Niu等;《Chinese Optics Letters》;全文 * |
| ＰＰＫＴＰ晶体相位匹配关系分析;霍美如等;《山西大学学报》;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116594239A (zh) | 2023-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8676063B2 (en) | Quantum correlated photon pair generating device and method | |
| Wong et al. | Efficient generation of polarization-entangled photons in a nonlinear crystal | |
| US7489436B1 (en) | Hybrid integrated source of polarization-entangled photons | |
| Pelton et al. | Bright, single-spatial-mode source of frequency non-degenerate, polarization-entangled photon pairs using periodically poled KTP | |
| CN112068336A (zh) | 一种基于周期极化铌酸锂波导的电控式偏振纠缠态产生芯片 | |
| CN112130396B (zh) | 基于ppktp晶体的多模接收小型化纠缠源系统 | |
| US11803098B2 (en) | High-brightness quantum source based on multi-wavelength combination via arrayed Type-0 ppKTP crystal and method of generating entangled photon pairs | |
| CN105182654A (zh) | 偏振纠缠光子的三明治波导源 | |
| JP2014228639A (ja) | 光増幅装置 | |
| CN115981068A (zh) | 一种基于单根单极化周期铌酸锂薄膜波导的偏振纠缠态产生装置 | |
| US7009759B2 (en) | Multiple channel optical frequency mixers for all-optical signal processing | |
| CN100395926C (zh) | 一种级联光参量振荡激光器 | |
| US6762876B2 (en) | Optical converter with a designated output wavelength | |
| CN113376927A (zh) | 一种高效率的纠缠源产生装置及制备方法 | |
| CN116594239B (zh) | 一种基于背向相位匹配的量子光源系统 | |
| CN115683365B (zh) | 一种基于量子频率上转换的可调谐量子拍频干涉装置 | |
| EP0843198B1 (en) | Wavelength conversion device employing Bessel beams with parallel polarization | |
| CN103760732A (zh) | 一种级联和频与差频全光波长转换器及转换方法 | |
| CN203673195U (zh) | 一种级联和频与差频全光波长转换器 | |
| CN114755870B (zh) | 一种频率片纠缠双光子源 | |
| CN113612108B (zh) | 一种基于斜切非线性晶体脊型波导的频率转换器及其制备方法 | |
| WO2022254640A1 (ja) | 波長変換装置 | |
| Lee et al. | Polarization-entangled photon pairs in the visible spectral band using intermodal spontaneous four-wave mixing | |
| WO2022239058A1 (ja) | 波長変換装置 | |
| WO2023016962A1 (en) | An optical system for frequency conversion of a single photon |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |