[發(fā)明專利]一種基于圓形空氣洞超構材料的糾纏光子對產(chǎn)生系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010574125.0
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111736405B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 李楊;董甜;何金澤;祁一凡
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種基于圓形空氣洞超構材料的糾纏光子對產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，包括：

圓形空氣洞超構材料，為零折射率超構材料，包括沿光傳播方向設置的光波導以及位于該光波導兩側的光子帶隙結構，所述光波導與光子帶隙結構高度相等；所述光波導為直線型光波導或彎曲型光波導，在所述光波導中產(chǎn)生四波混頻效應；所述光波導包括多個相同的沿光傳播方向排布且相接觸的第一介質(zhì)單元，在各第一介質(zhì)單元內(nèi)的中心處均分別設有第一圓形空氣洞；所述光子帶隙結構包括多個相同的沿與光傳播方向平行和垂直排布且相接觸的第二介質(zhì)單元，在各第二介質(zhì)單元內(nèi)的中心處均分別設有第二圓形空氣洞，所述光子帶隙結構用于抑制面內(nèi)輻射損耗；

第一窄帶連續(xù)可調(diào)諧激光器和第二帶連續(xù)可調(diào)諧激光器，分別用于產(chǎn)生不同波長的泵浦光；

第一偏振控制器和第二偏振控制器，分別與所述第一窄帶連續(xù)可調(diào)諧激光器和所述第二帶連續(xù)可調(diào)諧激光器相連，用于將相應波長的泵浦光調(diào)節(jié)到所述圓形空氣洞超構材料所對應的偏振態(tài)；

分束器，同時與所述第一偏振控制器和所述第二偏振控制器的輸出端相連，用于將兩束泵浦光合并后輸出；

與所述分束器輸出端依次相連的光放大器和陷波濾波器，分別用于將所述分束器輸出的泵浦光放大，和抑制產(chǎn)生糾纏光子對波段的放大自發(fā)輻射噪聲；所述陷波濾波器的出射光路一側設置所述圓形空氣洞超構材料，用于通過自發(fā)四波混頻產(chǎn)生糾纏光子對；

位于所述圓形空氣洞超構材料出射光路一側依次相連的帶通濾波器、陣列波導光柵、單光子探測器和時間間隔分析儀；其中，所述帶通濾波器用于濾除經(jīng)所述圓形空氣洞超構材料出射光中的部分泵浦光；所述陣列波導光柵用于將產(chǎn)生的糾纏光子對與另一部分泵浦光分隔；所述單光子探測器與時間間隔分析儀相連接來測量光子對符合計數(shù)率；

所述光波導內(nèi)各第一介質(zhì)單元的邊長和第一圓形空氣洞的半徑滿足在能帶結構中出現(xiàn)電單極子模式和橫向磁偶極子模式的簡并而形成的狄拉克錐色散；所述光子帶隙結構內(nèi)各第二介質(zhì)單元的邊長和第二圓形空氣洞的半徑滿足使得電單極子模式和橫向磁偶極子模式之間的帶隙盡可能大以阻止光波的傳播；各介質(zhì)單元的高度滿足光子束縛態(tài)條件，即在各介質(zhì)單元的上下兩個表面之間形成法布里-珀羅諧振腔從而將光在高度方向限制在光波導內(nèi)部。

2.根據(jù)權利要求1所述的糾纏光子對產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述圓形空氣洞超構材料內(nèi)各介質(zhì)單元均為正方形。

3.根據(jù)權利要求1所述的糾纏光子對產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述光波導的橫截面為單周期結構。

4.根據(jù)權利要求1所述的糾纏光子對產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述彎曲型光波導在彎曲處的長度至少為四個所述第一介質(zhì)單元的總長度。

5.根據(jù)權利要求1所述的糾纏光子對產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述彎曲型光波導具有1個180°的彎折。

6.根據(jù)權利要求1所述的糾纏光子對產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述光波導內(nèi)的第一介質(zhì)單元選用硅、鍺、氧化鋁、硫化鎘、金剛石、砷化鎵、氟化鋰、二氧化鈦或硒化鋅制成的晶體；第二介質(zhì)單元選用和第一介質(zhì)單元相同材料制成的晶體。