[实用新型]一种基于共线BBO晶体的双纠缠光子对发生装置

说明书

本实用新型提出一种基于共线BBO晶体的双纠缠光子对发生装置，其包括激光器、光隔离器、二向色镜、偏振分束器、以及萨格奈克环路。其中，二向色镜用于透射泵浦光和反射纠缠光子；偏振分束器用于将泵浦光分束成第一和第二泵浦光分量，并使他们同时沿不同方向进入萨格奈克环路；萨格奈克环路用于：使第一泵浦光分量发生90度偏振态翻转，进入共线BBO晶体生成第一对信号光和闲频光(第一对纠缠光子)并使其返回偏振分束器；使第二泵浦光分量进入共线BBO晶体生成第二对信号光和闲频光(第二对纠缠光子)并使其发生90度偏振态翻转后返回偏振分束器。由此，纠缠光子对中的信号光和闲频光将在偏振分束器处分离。

技术领域

本实用新型涉及量子信息科学领域，具体涉及一种基于共线BBO晶体的双纠缠光子对发生装置。

背景技术

量子纠缠是量子信息科学中最为重要的一个课题，它的制备在实验上有许多方法，其中最为常用的就是利用非线性晶体的参量下转换方法。例如，申请号为201210114481.X的中国专利申请中就公开了一种典型的纠缠光子产生方案，如图1所示，在该产生方案中，波长为518nm的泵浦光经过光隔离器111、偏振控制器112、聚焦透镜113、双向色镜114后进入偏振分束器115，经偏振分束器115产生的水平偏振分量透射经第一反射镜116泵浦PPKTP晶体117，经偏振分束器115产生的垂直偏振分量经过半波片118后其偏振方向变成水平，再经第二反射镜119泵浦PPKTP晶体117，经过非线性过程，顺时针和逆时针方向分别产生波长为780nm和1550nm关联光子对，然后返回到偏振分束器115，最终从偏振分束器115出射波长780nm的光子，从双向色镜114出射波长为1550nm的光子，两光子是纠缠关系，由此产生纠缠光子对。

然而，现有技术中中无论是基于PPKTP晶体(如图1所示)或是PPLN波导的参量下转换过程产生的纠缠源，均成本昂贵，并且基于PPKTP晶体或PPLN波导的周期性极化需求，均有一定的器件长度限制，从而导致在光路调试和系统集成上有一定难度。

实用新型内容

针对这一问题，本实用新型提出一种基于共线BBO晶体的双纠缠光子对发生装置，其包括激光器、光隔离器、二向色镜、偏振分束器、以及萨格奈克环路；其中，

所述激光器用于产生泵浦光；

所述光隔离器设置在所述激光器与所述二向色镜之间；

所述二向色镜被设置成接收所述泵浦光并使其透射，以及接收所述纠缠光子并将其反射；

所述偏振分束器被设置用于将所述泵浦光分束成大小相同、偏振态彼此垂直的第一泵浦光分量和第二泵浦光分量，并使所述第一泵浦光分量和第二泵浦光分量同时沿不同方向进入所述萨格奈克环路；

所述萨格奈克环路被设置用于：使所述第一泵浦光分量发生90度偏振态翻转，进入共线BBO晶体基于自发参量下转换生成第一对信号光和闲频光，并使所述第一对信号光和闲频光在第一时间返回所述偏振分束器；以及，使所述第二泵浦光分量进入所述共线BBO晶体基于自发参量下转换生成第二对信号光和闲频光，并使所述第二对信号光和闲频光在发生90度偏振态翻转后于所述第一时间返回所述偏振分束器；

所述第一和第二对信号光和闲频光中的所述信号光和闲频光在所述偏振分束器处分离。

进一步地，该双纠缠光子对发生装置还可以包括第一偏振控制单元，所述第一偏振控制单元设置在所述激光器和所述二向色镜之间。

更进一步地，所述第一偏振控制单元为波片或偏振控制器，或者借助光轴旋转对准实现。

进一步地，所述萨格奈克环路包括第一反射单元、第二反射单元、第二偏振控制单元以及所述共线BBO晶体；

所述第一反射单元被设置用于将所述第一泵浦光分量反射进入所述共线BBO晶体，以及将所述第二对信号光和闲频光反射返回所述偏振分束器；