[發(fā)明專利]四組份束縛糾纏源的糾纏增強(qiáng)裝置和實(shí)現(xiàn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911370501.8
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN111123614A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周瑤瑤;劉艷紅;馬會(huì)芳
• 申請（專利權(quán)）人: 太原師范學(xué)院
• 主分類號(hào): G02F1/35
• 分類號(hào): G02F1/35;G02F1/39;H01S3/00;H01S3/109;H01S3/137;H04B10/50;H04B10/516;H04B10/70;H04B10/54;H04B10/548
• 代理公司: 太原高欣科創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔雪花;冷錦超

1.四組份束縛糾纏源的糾纏增強(qiáng)裝置，其特征在于，包括連續(xù)變量雙波長內(nèi)腔倍頻穩(wěn)頻激光器（1）、第一模式清潔器（21）、第二模式清潔器（22）、相干反饋控制系統(tǒng)、干涉系統(tǒng)（5）和四套平衡零拍探測系統(tǒng)（6）；

所述的第一模式清潔器（21）和第二模式清潔器（22）并聯(lián)位于所述的連續(xù)變量雙波長內(nèi)腔倍頻穩(wěn)頻激光器（1）的光路下游，所述的第一模式清潔器（21）和第二模式清潔器（22）的光路下游通往相干反饋控制系統(tǒng)；相干反饋控制系統(tǒng)的輸出光場進(jìn)入下游的干涉系統(tǒng)（5），干涉后得到四組份的束縛糾纏態(tài)光場進(jìn)入下游的四套平衡零拍探測系統(tǒng)（6）測量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四組份束縛糾纏源糾纏增強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的連續(xù)變量雙波長內(nèi)腔倍頻穩(wěn)頻激光器，輸出波長為λ₀的種子光場a₀和波長為λ_p=λ₀/2的泵浦光場a_p。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四組份束縛糾纏源的糾纏增強(qiáng)裝置，其特征在于，所述的相干反饋控制系統(tǒng)包括非簡并光學(xué)參量放大器（3）和反饋控制光學(xué)諧振腔（4）；

非簡并光學(xué)參量放大器（3）采用半整塊駐波腔的結(jié)構(gòu)，包括非線性光學(xué)晶體（31）和輸出鏡（33），所述輸出鏡為平凹鏡，內(nèi)側(cè)為凹鏡外側(cè)為平鏡；

反饋控制光學(xué)諧振腔（4）采用包括兩片平凹鏡和兩片平鏡的四鏡環(huán)行腔結(jié)構(gòu),其中一片平鏡為控制耦合鏡，兩片平凹鏡和另外一片平鏡均為高反鏡。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的四組份束縛糾纏源的糾纏增強(qiáng)裝置，其特征在于，非簡并光學(xué)參量放大器的非線性光學(xué)晶體（31）的上游光路上還設(shè)置有雙色鏡片DBS（7），雙色鏡片DBS上設(shè)置有鍍膜，該鍍膜對泵浦光場a_p是高反的，對種子光場a₀是高透的。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的四組份束縛糾纏源的糾纏增強(qiáng)裝置，其特征在于，所述的非線性光學(xué)晶體（31）為帶1±0.2度楔角的晶體，晶體的前表面同時(shí)作為非簡并光學(xué)參量放大器的輸入耦合鏡，其鍍膜對泵浦光場的透過率為20%±5%，對種子光場是高反的；晶體的后表面鍍膜對種子光場和泵浦光場都是高透的，所述的平凹鏡對種子光場的透過率為12.5%±0.5%，對泵浦光場是高反的。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的四組份束縛糾纏源的糾纏增強(qiáng)裝置，其特征在于，所述的控制耦合鏡的透過率為70%±5%。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四組份束縛糾纏源的糾纏增強(qiáng)裝置，其特征在于，所述的干涉系統(tǒng)（5）包括兩組干涉結(jié)構(gòu)，每組干涉結(jié)構(gòu)包括從光路上游往下游布置的一個(gè)振幅調(diào)制器（51）、一個(gè)位相調(diào)制器（52）和一個(gè)分束器（53），所述的振幅調(diào)制器與位相調(diào)制器位置可互換。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四組份束縛糾纏源的糾纏增強(qiáng)裝置，其特征在于，所述的四套平衡零拍探測系統(tǒng)（6）由四片50/50的光學(xué)分束片和多個(gè)功率加、減法器組成，將四束糾纏子模分別與本底振蕩光場在50/50的光學(xué)分束片上進(jìn)行干涉，其中每兩束干涉光場的相對位相差精確控制與鎖定在0或Pi/2。

9.采用權(quán)利要求1-8任一所述裝置進(jìn)行的四組份束縛糾纏源的糾纏增強(qiáng)裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括如下依次進(jìn)行的步驟：

1）連續(xù)變量雙波長內(nèi)腔倍頻穩(wěn)頻激光器輸出兩束不同波長的激光光場；

2）兩束光場分別經(jīng)過第一模式清潔器和第二模式清潔器，對光束質(zhì)量進(jìn)行改善，第一模式清潔器的輸出光場被分成三部分，一部分作為相干反饋控制系統(tǒng)的種子光場，一部分作為干涉系統(tǒng)中用于制備束縛糾纏態(tài)的熱光場，還有一部分作為平衡零拍探測系統(tǒng)的本底振蕩光場；第二模式清潔器輸出的光場作為非簡并光學(xué)參量放大器的泵浦光場；

3）光學(xué)參量放大器的輸入種子光場和輸入泵浦光場在光學(xué)腔內(nèi)與非線性光學(xué)晶體發(fā)生非線性作用實(shí)現(xiàn)頻率下轉(zhuǎn)換, 輸出一對正交振幅反關(guān)聯(lián)、正交位相正關(guān)聯(lián)的高質(zhì)量的兩組份糾纏態(tài)光場；

4）反饋控制光學(xué)諧振腔控制步驟3）輸出的光場不經(jīng)過測量，一部分成為相干反饋控制系統(tǒng)的輸出光場的一部分，一部分重新成為非簡并光學(xué)參量放大器的輸入光場的一部分；

5）將相干反饋操控系統(tǒng)最終輸出的兩束偏振相互垂直的糾纏態(tài)光場和兩束加載有高斯噪聲的熱光場分別在兩個(gè)光學(xué)分束器上耦合，干涉后得到相干反饋控制糾纏增強(qiáng)的四組份的束縛糾纏態(tài)光場；

6）最后利用多套平衡零拍探測系統(tǒng)對束縛糾纏態(tài)光場的正交分量進(jìn)行測量。