[发明专利]一种啁啾纠缠光子对的压缩装置及方法

摘要

本发明公开了一种啁啾纠缠光子对的压缩装置，包括连续激光器，连续激光器一侧的光路上依次设置有第一凸透镜、第一非线性晶体、第二凸透镜、第一滤光器、第一准直器、液晶空间光调制器、第二准直器、第三凸透镜、第二非线性晶体、第四凸透镜、第二滤光器、第五凸透镜、单光子探测器、光子计数器。本发明还公开了利用上述压缩装置的压缩方法。本发明提供的一种啁啾纠缠光子对的压缩装置及上述压缩装置的压缩方法，其压缩效果和传统相位补偿方案相同。但却克服了传统相位补偿方案中压缩结果受限于色散介质长度及色散高阶项、纠缠光子信号经色散介质时会出现损耗等缺陷。

主权项

1.一种啁啾纠缠光子对的压缩装置的压缩方法，其特征在于，采用的压缩装置的具体结构为：包括连续激光器(1)，连续激光器(1)一侧的光路上依次设置有第一凸透镜(2)、第一非线性晶体(3)、第二凸透镜(10)、第一滤光器(4)、第一准直器(5)、液晶空间光调制器(6)、第二准直器(11)、第三凸透镜(12)、第二非线性晶体(7)、第四凸透镜(13)、第二滤光器(14)、第五凸透镜(15)、单光子探测器(8)、光子计数器(9)；具体步骤为：连续激光器(1)经第一凸透镜(2)聚焦后泵浦第一非线性晶体(3)，经自发参量下转换过程产生超宽带的啁啾纠缠光子对，其中一个为信号光，另一个为闲散光，产生的啁啾纠缠光子对光束经第二凸透镜(10)发散后进入第一滤光器(4)滤掉多余的高频泵浦光，之后经第一准直器(5)使啁啾纠缠光子对光束平行入射进入液晶空间光调制器(6)，根据菲涅尔二元相位整形的方法，利用液晶空间光调制器(6)对产生的纠缠光谱中不同频率波带进行二元相位整形，使得展开的纠缠光束频谱范围包含在液晶空间光调制器(6)中整形的区间范围内，整形后的纠缠光束经过第二准直器(11)使其平行入射进入第三凸透镜(12)聚焦纠缠光束，让聚焦的纠缠光束入射到第二非线性晶体(7)中，通过和频产生过程作为符合计数来探测最终结果，之后输出光束经第四凸透镜(13)发散后进入第二滤光器(14)滤掉多余的低频光波，之后再经过第五凸透镜(15)聚焦信号，将聚焦信号输入单光子探测器(8)中进行信号探测，探测到的信号再经过光子计数器(9)得到最终的结果，这一结果即表示由二阶关联函数表征的纠缠光子对间的关联时间的压缩结果；采用的压缩方法是利用菲涅尔二元相位整形的方法通过在频域制备菲涅尔波带透镜来实现，具体为：根据菲涅尔半波带法，将纠缠光谱分割成许多菲涅尔频率波带，使得相邻两波带间的相位差为π，波带边界Ωn的位置可以用下式计算：其中，β＝D2/8α,α为啁啾参数，D＝1/us‑1/ui为信号光和闲散光的逆群速度之差，us和ui分别为信号光的群速度和闲散光的群速度；所分割的菲涅尔频率波带边界Ω_n由二次相位包络和π的整数倍相位值间的交叉点决定，将啁啾纠缠光谱分成很多的菲涅尔频率波带区间，{‑Ω₀,Ω₀}，……{‑Ω_n+1,‑Ω_n}及{Ω_n,Ω_n+1}；设在频率区间{‑Ω₀,Ω₀}产生的双光子时间振幅为以此类推：则总的二阶关联函数G²(τ)表示为：G²(τ)∝|∑_kψ_k(τ)|²，其中，k为整数，τ为延迟时间；利用液晶空间光调制器(6)按照上述分成的菲涅尔频率波带区间对双光子谱进行相位整形，获得所有波带对应的二阶关联函数在中心频率处的相长干涉结果和非中心频率处的相消干涉结果，从而压缩关联时间，压缩后的二阶关联函数为：G2(τ)∝|∑kψ±2k‑∑kψ±(2k+1)|2,k＝0,1,2…。