[發明專利]一種啁啾糾纏光子對的壓縮裝置及方法

有效

• 申請號: 201610077380.8
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105511199B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 李百宏
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G02F1/355
• 分類號: G02F1/355
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

1.一種啁啾糾纏光子對的壓縮裝置的壓縮方法，其特征在于，采用的壓縮裝置的具體結構為：

包括連續激光器(1)，連續激光器(1)一側的光路上依次設置有第一凸透鏡(2)、第一非線性晶體(3)、第二凸透鏡(10)、第一濾光器(4)、第一準直器(5)、液晶空間光調制器(6)、第二準直器(11)、第三凸透鏡(12)、第二非線性晶體(7)、第四凸透鏡(13)、第二濾光器(14)、第五凸透鏡(15)、單光子探測器(8)、光子計數器(9)；

具體步驟為：

連續激光器(1)經第一凸透鏡(2)聚焦后泵浦第一非線性晶體(3)，經自發參量下轉換過程產生超寬帶的啁啾糾纏光子對，其中一個為信號光，另一個為閑散光，產生的啁啾糾纏光子對光束經第二凸透鏡(10)發散后進入第一濾光器(4)濾掉多余的高頻泵浦光，之后經第一準直器(5)使啁啾糾纏光子對光束平行入射進入液晶空間光調制器(6)，根據菲涅爾二元相位整形的方法，利用液晶空間光調制器(6)對產生的糾纏光譜中不同頻率波帶進行二元相位整形，使得展開的糾纏光束頻譜范圍包含在液晶空間光調制器(6)中整形的區間范圍內，整形后的糾纏光束經過第二準直器(11)使其平行入射進入第三凸透鏡(12)聚焦糾纏光束，讓聚焦的糾纏光束入射到第二非線性晶體(7)中，通過和頻產生過程作為符合計數來探測最終結果，之后輸出光束經第四凸透鏡(13)發散后進入第二濾光器(14)濾掉多余的低頻光波，之后再經過第五凸透鏡(15)聚焦信號，將聚焦信號輸入單光子探測器(8)中進行信號探測，探測到的信號再經過光子計數器(9)得到最終的結果，這一結果即表示由二階關聯函數表征的糾纏光子對間的關聯時間的壓縮結果；

采用的壓縮方法是利用菲涅爾二元相位整形的方法通過在頻域制備菲涅爾波帶透鏡來實現，具體為：

根據菲涅爾半波帶法，將糾纏光譜分割成許多菲涅爾頻率波帶，使得相鄰兩波帶間的相位差為π，波帶邊界Ω_n的位置可以用下式計算：

其中，β＝D²/8α,α為啁啾參數，D＝1/u_s-1/u_i為信號光和閑散光的逆群速度之差，u_s和u_i分別為信號光的群速度和閑散光的群速度；

所分割的菲涅爾頻率波帶邊界Ω_n由二次相位包絡和π的整數倍相位值間的交叉點決定，將啁啾糾纏光譜分成很多的菲涅爾頻率波帶區間，{-Ω₀,Ω₀}，……{-Ω_n+1,-Ω_n}及{Ω_n,Ω_n+1}；設在頻率區間{-Ω₀,Ω₀}產生的雙光子時間振幅為以此類推：則總的二階關聯函數G²(τ)表示為：G²(τ)∝|∑_kψ_k(τ)|²，其中，k為整數，τ為延遲時間；

利用液晶空間光調制器(6)按照上述分成的菲涅爾頻率波帶區間對雙光子譜進行相位整形，獲得所有波帶對應的二階關聯函數在中心頻率處的相長干涉結果和非中心頻率處的相消干涉結果，從而壓縮關聯時間，壓縮后的二階關聯函數為：

G²(τ)∝|∑_kψ_±2k-∑_kψ_±(2k+1)|²,k＝0,1,2…。

2.根據權利要求1所述的一種啁啾糾纏光子對的壓縮裝置的壓縮方法，其特征在于，所述啁啾糾纏光子對相位匹配為II型、頻率簡并且共線，即信號光和閑散光的偏振方向互相垂直、中心頻率相同，且泵浦光和信號光、閑散光傳輸方向相同。