[實用新型]精密的量子波長調諧器

有效

• 申請號: 201320781505.7
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN203595881U
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 周茜;黃坤;湯瑞凱;李雄杰;杜海彬;史學舜;武愕;潘海峰;丁晶新
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35
• 代理公司: 上海申蒙商標專利代理有限公司 31214
• 代理人: 徐小蓉

技術領域

本實用新型涉及光學波長轉換與調諧領域，具體涉及一種適用于可見波段和近紅外波段的精密量子波長調諧器。

背景技術

隨著量子信息科學技術的飛速發展，量子網絡的需求變得極為迫切。由于光子不易損耗和不易消相干的特性，使其在量子信息傳輸中發揮著不可替代的作用。然而在量子網絡中，量子存儲一般采用堿原子，其所適合的光子波長極為苛刻，一般的單光子光源并不能處在這個波長。為了獲得最優的匹配波長，就迫切地需要一個能夠實現光子態量子波長調諧的器件。這種連續可調的量子頻率轉換器需要滿足以下三個方面：1、在可見于近紅外波段能夠實現任意大小的頻率轉移，從而滿足量子通信中不同量子器件最優的工作波長。2、頻移后的光子能夠保持原有態的所有量子特性，包括糾纏特性、光子數統計分布、時間關聯等。3、必須能夠實現高的轉換效率，并且在轉換過程中不能引入任何額外的噪聲光子。

目前，利用的二階非線性效應的和頻或者差頻過程，只滿足后面兩個條件，它只能實現光子態從一個頻率轉移到另一個分隔比較遠的頻率，一般來說都是可見光波段轉換到近紅外波段，或者反之，并不能實現可見光波段或者近紅外波段內的波長轉換和波長調諧。基于三階非線性效應的四波混頻過程，盡管理論上可以滿足以上的三個方面，但是由于高階的非線性效應需要很強的泵浦光強，實驗上很難實現比較高的轉換效率。

發明內容

本實用新型的目的是根據上述現有技術的不足，提供了一種精密的量子波長調諧器，該裝置利用的二階非線性效應的和頻或者差頻過程，實現在可見和近紅外波段內信號光波長的微調，并且保持其原有的量子特性。

本實用新型目的實現由以下技術方案完成：

一種精密的量子波長調諧器，用以調諧可見波段和近紅外波段的精密量子波長，其特征在于：所述調諧器一端為輸入端，另一端為輸出端，所述輸入端至所述輸出端之間的光路中至少連接有第一、第二相干頻率轉換裝置，所述第一相干頻率轉換裝置的輸出端與所述第二相干頻率轉換裝置的輸入端相連接。

所述第一相干頻率轉換裝置為相干頻率上轉換裝置，所述第二相干頻率轉換裝置為相干頻率下轉換裝置。

所述第一相干頻率轉換裝置為相干頻率下轉換裝置，所述第二相干頻率轉換裝置為相干頻率上轉換裝置。

所述相干頻率轉換裝置由雙色向鏡、泵浦光、二階非線性晶體、濾波器構成，其中所述雙向色鏡將所述輸入端的信號光與所述泵浦光合束，該合束光經由一透鏡聚焦使其束腰位置處于所述二階非線性晶體中心產生和頻光或差頻光，再經一透鏡連接至所述濾波器。

所述輸入端為光纖輸入，所述相干頻率轉換裝置由波分復用器、泵浦光、二階非線性晶體、濾波器構成，其中所述波分復用器將所述輸入端的信號光與所述泵浦光合束，該合束光經由一透鏡聚焦使其束腰位置處于所述二階非線性晶體中心產生和頻光或差頻光，再經一透鏡連接至所述濾波器。

本實用新型的優點是：信號光波長調諧精度高，能夠保持信號光原有的量子特性。克服了單個相干上轉換或者相干下轉換過程的不能實現信號光波長微調的缺陷，也克服了基于四波混頻量子波長調諧效率不高的缺點，相比而言，本方法轉換效率更高，動態調節范圍更大。?

附圖說明

圖1為本實用新型的裝置結構示意圖；

圖2為本實用新型原理示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖通過實施例對本實用新型特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便于同行業技術人員的理解：

如圖1-2所示，圖中標記1-16分別為：輸入端1、雙色向鏡2、泵浦光3、透鏡4、二階非線性晶體5、透鏡6、濾波器7、雙色向鏡8、泵浦光9、透鏡10、二階非線性晶體11、透鏡12、濾波器13、輸出端14、相干頻率轉換裝置15、相干頻率轉換裝置16。

實施例：如圖1所示，本實施例中的量子波長調諧器一端為輸入端1，另一端為輸出端14，輸入端1與輸出端14之間的光路上設置有相干頻率轉換裝置15以及相干頻率轉換裝置16，相干頻率轉換裝置15的輸入端與輸入端1相連，輸出端與相干頻率轉換裝置16的輸入端相連，相干頻率轉換裝置16的輸出端與輸出端14相連；當可見光波段或者近紅外波段內的量子光波經由輸入端1依次經過相干頻率轉換裝置15、16至輸出端14后，在保持原有量子特性的同時，實現可見光波段或者近紅外波段內的波長調諧。