[發明專利]一種波形可控的單光子產生裝置及方法

在審

• 申請號: 202010940191.5
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112034661A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 孔焯平;王云飛;李建鋒;蘇柯宇;顏輝
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02B27/28
• 代理公司: 廣州容大知識產權代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 潘素云

1.一種波形可控的單光子產生裝置，其特征在于，包括大光學厚度冷原子團、泵浦光、耦合光、第一四分之一波片、第一偏振分束器、第一光纖耦合頭、第一單模光纖、第一高性能窄帶濾波器、第一單光子探測器、第二四分之一波片、第二偏振分束器、第二光纖耦合頭、第二單模光纖、第二高性能窄帶濾波器、第二單光子探測器、非球面凸透鏡、高反鏡以及水平位移臺；

所述大光學厚度冷原子團，是利用二維磁光阱技術囚禁堿金屬原子所獲到的長條形冷原子團；

所述泵浦光，是大失諧耦合的弱相干光，和強耦合光同時存在于冷原子系綜且與z軸成小角度對打后，會發生連續的自發四波混頻過程，然后反向產生相位匹配的糾纏光子對：斯托克斯光子和反斯托克斯光子；

所述耦合光，是強耦合共振相干光，和大失諧泵浦光同時存在于冷原子系綜且與z軸成小角度對打后，會發生連續的自發四波混頻過程，然后反向產生相位匹配的糾纏光子對：斯托克斯光子和反斯托克斯光子；

所述第一四分之一波片，把由自發四波混頻所產生的圓偏振光斯托克斯光子轉變為水平線偏振光；其后面搭配第一偏振分束器組合成偏振濾波結構，作用是將目標光子偏振以外的其他偏振的噪聲光子過濾掉，提高信噪比；

所述第一偏振分束器，其前面搭配第一四分之一波片，組合成偏振濾波結構，起偏振濾波作用，作用是過濾掉目標光子偏振以外的其他偏振的噪聲光子，提高信噪比；

所述第一光纖耦合頭，用來將光子收集進第一單模光纖；

所述第一單模光纖，用來傳輸第一光纖耦合頭收集到的光子；

所述第一高性能窄帶濾波器，對目標光子進行頻率選擇，過濾掉目標光子頻率以外的光子，進一步提高信噪比；

所述第一單光子計數器，將經過一系列濾波的目標光子通過計算機對光子進行符合測量，之后得到單光子波形圖；

所述第二四分之一波片，把由自發四波混頻所產生的圓偏振光反斯托克斯光子轉變為水平線偏振光；其后面搭配第二偏振分束器組合成偏振濾波結構，作用是將目標光子偏振以外的其他偏振的噪聲光子過濾掉，提高信噪比；

所述第二偏振分束器，其前面搭配第二四分之一波片，組合成偏振濾波結構，起偏振濾波作用，作用是過濾掉目標光子偏振以外的其他偏振的噪聲光子，提高信噪比；

所述第二光纖耦合頭，用來將光子收集進第二單模光纖；

所述第二單模光纖，用來傳輸第二光纖耦合頭收集到的光子；

所述第二高性能窄帶濾波器，對目標光子進行頻率選擇，過濾掉目標光子頻率以外的光子，進一步提高信噪比；

所述第二單光子計數器，將經過一系列濾波的目標光子通過計算機對光子進行符合測量，之后得到單光子波形圖；

所述非球面凸透鏡，調節其在泵浦光光路上的位置，使泵浦光在原子團的中心位置聚焦，致使泵浦光投影在z軸方向的空間模式呈高斯分布，得到高斯波形的單光子；

所述水平位移臺，用來平移45°高反鏡來調節泵浦光在原子團會聚的位置，通過控制泵浦光在原子團z軸方向上光強投影的位置，來操控單光子波包在時域上的分布；

所述高反鏡，對泵浦光進行45°反射后作用到原子團中心，配合水平位移臺，來調節泵浦光在原子團匯聚的位置，通過控制泵浦光在原子團z軸方向上的光強投影位置，來操控單光子波包在時域上的分布。