[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

本發明公開了一種啁啾糾纏光子對的壓縮裝置，包括連續激光器，連續激光器一側的光路上依次設置有第一凸透鏡、第一非線性晶體、第二凸透鏡、第一濾光器、第一準直器、液晶空間光調制器、第二準直器、第三凸透鏡、第二非線性晶體、第四凸透鏡、第二濾光器、第五凸透鏡、單光子探測器、光子計數器。本發明還公開了利用上述壓縮裝置的壓縮方法。本發明提供的一種啁啾糾纏光子對的壓縮裝置及上述壓縮裝置的壓縮方法，其壓縮效果和傳統相位補償方案相同。但卻克服了傳統相位補償方案中壓縮結果受限于色散介質長度及色散高階項、糾纏光子信號經色散介質時會出現損耗等缺陷。

技術領域

本發明屬于量子光學中糾纏光子對的操縱技術領域，具體涉及一種啁啾糾纏光子對的壓縮裝置，還涉及利用上述壓縮裝置的方法。

背景技術

用連續激光泵浦啁啾準相位匹配非線性晶體時可以產生超寬頻譜的糾纏光源，即啁啾糾纏光子對。這種糾纏光源可應用在高精度量子光學相干層析及大帶寬量子信息處理中，并能獲得超窄洪-歐-曼德爾HOM(Hong–Ou–Mandel)量子干涉結果。然而，由于晶體的色散作用，使得啁啾糾纏光子對的關聯時間也同時被拓寬，因而不利于其在量子度量衡、量子平板印刷等領域的應用。為了在不影響啁啾糾纏光子超寬頻譜的同時提高其時間關聯性，就必須壓縮關聯時間。傳統方法采用色散介質(如，光纖)的相位補償方案來壓縮關聯時間。但缺陷是：壓縮的關聯時間依賴于色散介質的長度，只有在特殊位置才能被完美壓縮；色散介質中的高階項也會降低壓縮效果；糾纏光子信號經色散介質時會出現損耗。本發明方法基于脈沖整形技術，利用菲涅爾二元相位通過整形啁啾糾纏光子光譜來實現關聯時間的壓縮，從而克服了相位補償方法的缺陷。

發明內容

本發明的目的是提供一種啁啾糾纏光子對的壓縮裝置，解決了現有相位補償方案中糾纏光源經色散介質會出現損耗，壓縮結果受色散介質長度及色散高階項制約的問題。

本發明的目的還在于提供利用上述壓縮裝置的壓縮方法。

本發明所采用的第一種技術方案是，一種啁啾糾纏光子對的壓縮裝置，包括連續激光器，連續激光器一側的光路上依次設置有第一凸透鏡、第一非線性晶體、第二凸透鏡、第一濾光器、第一準直器、液晶空間光調制器、第二準直器、第三凸透鏡、第二非線性晶體、第四凸透鏡、第二濾光器、第五凸透鏡、單光子探測器、光子計數器。

本發明的第一種技術方案的特點還在于：

第一非線性晶體采用具有啁啾準相位匹配結構的非線性晶體。

第二非線性晶體采用周期電極鈮酸鋰波導或周期電極磷酸氧鈦鉀晶體。

本發明所采用的第二種技術方案是，

一種啁啾糾纏光子對的壓縮裝置的壓縮方法，具體步驟為：

連續激光器經第一凸透鏡聚焦后泵浦第一非線性晶體，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發散后進入第一濾光器濾掉多余的高頻泵浦光，之后經第一準直器使啁啾糾纏光子對光束平行入射進入液晶空間光調制器，根據菲涅爾二元相位整形的方法，利用液晶空間光調制器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中整形的區間范圍內，整形后的糾纏光束經過第二準直器使其平行入射進入第三凸透鏡聚焦糾纏光束，讓聚焦的糾纏光束入射到第二非線性晶體中，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發散后進入第二濾光器濾掉多余的低頻光波，之后再經過第五凸透鏡聚焦信號，將聚焦信號輸入單光子探測器中進行信號探測，探測到的信號再經過光子計數器得到最終的結果，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。

本發明的第二種技術方案的特點還在于：

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。