[发明专利]一种产生单光子的谐振腔及单光子源系统

权利要求书

1.一种单光子源系统，其特征在于，包括一能够产生单光子的谐振腔和激发光产生系统；

所述谐振腔包括谐振腔体和衬底，所述谐振腔体包括上反射层、下反射层和设置在所述上反射层、下反射层中间的光栅层形成的三明治结构，所述上反射层、下反射层采用金属薄膜或类金属薄膜，所述光栅层设有光栅微结构以形成光学微腔；

所述衬底设置于所述谐振腔体的底部，该衬底为截角倒锥形衬底，在所述衬底与下反射层接触的表面，设有用以提高反射效率的二维超结构；

所述激发光产生系统用于产生激发光子，其设置于所述谐振腔的表面近场，所述激发光产生系统包括一个4f光学系统和二能级量子系统，所述4f光学系统用于产生两个锁相脉冲，通过所述两个锁相脉冲驱动所述二能级量子系统，进行光谱滤波，以消除散射的激光，得到激发光；

所述激发光产生系统将其产生的激发光子发射至所述谐振腔内，所述激发光子在所述光栅微结构中经多次反射后从所述谐振腔射出。

2.根据权利要求1所述的单光子源系统，其特征在于，所述光栅层采用对单光子发射波段透明的介质薄膜，所述光栅微结构在所述介质薄膜上刻蚀而成。

3.根据权利要求1所述的单光子源系统，其特征在于，所述衬底为Si，SiO2，或Al2O3。

4.根据权利要求1所述的单光子源系统，其特征在于，对于紫外-可见波段，所述金属薄膜或类金属薄膜采用包括Al、或Au、或Ag、或ZrN、或HfN材料；对于近红外波段，所述金属薄膜或类金属薄膜采用ITO，或采用掺Al或掺Ga的ZnO，或TiN材料；对于红外波段采用石墨烯材料。

5.根据权利要求1所述的单光子源系统，其特征在于，所述二能级量子系统包括一个单个InGaAs量子点，所述InGaAs量子点嵌入直径为2.5μm的微柱腔内。

6.根据权利要求1所述的单光子源系统，其特征在于，所述4f光学系统包括激光器、第一光栅、第二光栅、阻挡块和单模光纤，所述激光器发出激光脉冲被第一光栅衍射分成不同空间方向传递的双色脉冲，该双色脉冲经过放置在傅立叶平面中的阻挡块时被截获中心频率，剩余的双色脉冲旁波在所述第二光栅上重新组合，并收集到所述单模光纤中，得到锁相脉冲。

7.根据权利要求6所述的单光子源系统，其特征在于，所述两个锁相脉冲为两个相位差恒定的激光脉冲，其中一个为红失谐脉冲，另一个为蓝失谐脉冲。

8.根据权利要求7所述的单光子源系统，其特征在于，每个锁相脉冲会从两级谐振对称失谐，从而消除失谐带来的影响。