[发明专利]一种对背向散射免疫的频率复用单光子循环器

说明书

本发明公开了一种对背向散射免疫的频率复用单光子循环器，包括：第一线性波导、第二线性波导、周期性耦合共振光学波导；所述第一线性波导与第二线性波导并行设置；所述周期性耦合共振光学波导位于第一线性波导和第二线性波导之间；所述周期性耦合共振光学波导包括至少一个耦合共振光学单元，每个耦合共振光学单元包括第一环形腔、第二环形腔、量子点，所述第一环形腔和第二环形腔结构相同且直接耦合；所述第一环形腔与量子点手性耦合；所述量子点的共振频率与第一环形腔、第二环形腔的共振频率相同。该单光子循环器在无需磁光效应的情况下即可打破时间反演对称性，利于器件的小型化和集成化，并可以保护单个光子的传播免受背向散射的影响。

技术领域

本发明属于光量子信息技术领域，具体涉及一种对背向散射免疫的频率复用单光子循环器。

背景技术

光循环器是一种具有多个端口的光学器件，其对光的方向进行了限制，使光只能单向传输，在光量子信息处理中有重要的应用。在量子通信中，使用最多的为单光子，而现有技术中单光子循环器普遍依赖弱磁光效应，需要提供磁场装置，以至于难以实现小型化和集成化。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种单光子循环器，在无需磁光效应的情况下即可打破时间反演对称性，利于器件的小型化和集成化，并可以保护单个光子的传播免受背向散射的影响。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

一种对背向散射免疫的频率复用单光子循环器，包括：第一线性波导、第二线性波导、周期性耦合共振光学波导；

所述第一线性波导与第二线性波导并行设置；所述周期性耦合共振光学波导位于第一线性波导和第二线性波导之间；

所述周期性耦合共振光学波导包括至少一个耦合共振光学单元，每个耦合共振光学单元包括第一环形腔、第二环形腔、量子点，所述第一环形腔和第二环形腔结构相同且直接耦合；所述第一环形腔与量子点手性耦合；

所述量子点的共振频率与第一环形腔、第二环形腔的共振频率相同。

有益效果：本发明公开单光子循环器具有如下优点：

1、本发明利用光与量子点的手性相互作用，在不需要磁光效应的情况下就可以打破系统的时间反演对称性，从而可以实现具有高隔离度的单光子隔离器和循环器；

2、手性相互作用也可以保护单个光子的传播免受背向散射的影响，在考虑背散射影响的情况下，单光子的透射几乎不变，而背散射引起的反射和透射率为0。因此系统对噪声具有非常好的鲁棒性，可以实现具有高隔离度的频率复用单光子隔离器和循环器。

3、耦合共振光学波导的透射峰个数依赖于环形腔的个数，通过调控环形腔的个数便可以实现具有多个频率窗口的单光子隔离器和循环器。

附图说明

图1为本发明公开单光子循环器的结构示意图；

图2为单光子从第一线性波导或第二线性波导的正向端口入射时的透射谱示意图；

图3为单光子从第一线性波导或第二线性波导的反向端口入射时的透射谱示意图；

图4为考虑背散射影响时一个频率窗口的透射谱示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

本发明公开了一种对背向散射免疫的频率复用单光子循环器，其结构如图1所示，包括：第一线性波导1、第二线性波导2、周期性耦合共振光学波导3；

所述第一线性波导1与第二线性波导2并行设置；所述周期性耦合共振光学波导3位于第一线性波导1和第二线性波导2之间；