[实用新型]一种单一晶体同时进行多种自发参量下转换的系统

说明书

本实用新型公开了一种单一晶体同时进行多种自发参量下转换的系统，包括泵浦光源、功率调节模块、第一偏振及反射模块、分束模块、自发参量下转换模块；所述泵浦光源的输出端和所述功率调节模块的输入端连接；所述功率调节模块的输出端和所述第一偏振及反射模块的输入端连接；所述第一偏振及反射模块的输出端和所述分束模块的第一端连接；所述分束模块的第二端和所述自发参量下转换模块的输入端连接；所述自发参量下转换模块的输出端和所述分束模块的第三端连接。通过利用自发参量下转换模块内的非线性晶体的性质，使垂直偏振光和水平偏振光能同时进行多种自发参量下转换。

技术领域

本实用新型属于量子纠缠技术领域，具体涉及一种单一晶体同时进行多种自发参量下转换的系统。

背景技术

在通信波长下，四波混频双光子和非线性光学系统中的准相位匹配(QPM)自发参量下变频(SPDC)技术因其光源的高亮度和高能见度而成为最成熟和应用最广泛的技术，但是目前的工作波长仅限于800nm左右。在城市规模的基于光纤的网络环境中，纠缠分布可以方便地在电信波长处建立，其中光纤损耗较小，传统的偏振纠缠源主要更接近理想的贝尔态。2021年，UA证明I型和II型的相位匹配可以在1550nm的同一波导中同时实现，但II型SPDC产生的相关光子与I型SPDC在带宽频率上重叠，故亟需一种能同时进行多种类型的自发参量下转换的系统。

专利号为“CN201711461411”的专利公开了一种基于自发参量下转换的双光子高维空间纠缠的实现方法，该方法利用了光的衍射特性实现对双光子高维空间纠缠的Bell不等式测量，且测量方法不需要多余的检测器件便可实现测量基矢空间的旋转。但是不涉及利用非线性晶体的性质，设置出能同时进行多种类型的自发参量下转换的系统，提升制备bell态纠缠光子对的效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种单一晶体同时进行多种自发参量下转换的系统，利用非线性晶体的性质，使系统能同时进行多种类型的自发参量下转换，提升制备bell态纠缠光子对的效率。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种单一晶体同时进行多种自发参量下转换的系统，包括泵浦光源、功率调节模块、第一偏振及反射模块、分束模块、自发参量下转换模块；

所述泵浦光源的输出端和所述功率调节模块的输入端连接，用于发出泵浦光后将其射入所述功率调节模块；

所述功率调节模块的输出端和所述第一偏振及反射模块的输入端连接，用于调整所述泵浦光的功率后将其射入所述第一偏振及反射模块；

所述第一偏振及反射模块的输出端和所述分束模块的第一端连接，用于将所述泵浦光偏振、反射后将其射入所述分束模块；

所述分束模块的第二端和所述自发参量下转换模块的输入端连接，用于将所述泵浦光分成垂直偏振光和水平偏振光后将它们射入所述自发参量下转换模块；

所述自发参量下转换模块的输出端和所述分束模块的第三端连接，用于将所述垂直偏振光和水平偏振光同时进行多种自发参量下转换，产生多种偏振纠缠的双光子后将它们射入所述分束模块。

通过利用自发参量下转换模块内的非线性晶体的性质，使垂直偏振光和水平偏振光能同时进行多种自发参量下转换，产生多种偏振纠缠的双光子，再通过分束模块对多种偏振纠缠的双光子进行分离，最终实现一次性制备多个bell态纠缠光子对。

优选的，所述系统还包括第二偏振及反射模块、光纤耦合模块、单光子计数模块；

所述分束模块的第四端和所述第二偏振及反射模块的输入端连接，用于将所述多种偏振纠缠的双光子分束后分别射入所述第二偏振及反射模块；

所述第二偏振及反射模块的输出端和所述光纤耦合模块的输入端连接，用于将所述多种偏振纠缠的双光子反射、偏振后射入所述光纤耦合模块；