[发明专利]一种基于微环腔结构的宣布式多波长单光子源产生系统

权利要求书

1.一种基于微环腔结构的宣布式多波长单光子源产生系统，其特征在于，包括顺次连接的泵浦单元，纠缠光子对产生单元、波分复用单元和宣布单元；所述泵浦单元包括激光器和马赫-曾德尔干涉仪；所述纠缠光子对产生单元包括微环腔和光纤耦合器；所述波分复用单元包括波长选择装置；所述宣布单元包括单光子探测装置和发射装置；

所述激光器产生脉冲激光，通过马赫-曾德尔干涉仪转化为具有稳定时间间隔的时间纠缠脉冲对：式中|Ψ>表示态矢量，S和L分别代表经过短臂和经过长臂的光脉冲；

时间纠缠的脉冲对通过光纤耦合器耦合进微环腔，在微环腔内产生三阶非线性效应，从而产生时间纠缠的光子对：式中|Ψ_time-bin>表示时间纠缠的态矢量，|S_s,S_i>和|L_s,L_i>分别表示经过短路径和长路径后，在非线性过程作用下产生的信号光和闲频光，S和L分表代表短路径和长路径，下标s和i分别代表信号光子和闲频光子；

时间纠缠光子对经过波分复用单元解复用成为关于泵浦波长对称的时间纠缠的单光子，通过单光子探测器探测响应后宣布纠缠光子的存在。

2.根据权利要求1所述的基于微环腔结构的宣布式多波长单光子源产生系统，其特征在于，波长选择装置是阵列波导光栅或者波长选择开关。

3.根据权利要求1所述的基于微环腔结构的宣布式多波长单光子源产生系统，其特征在于，所述激光器输出激光波长是通信波段1260nm～1675nm的脉冲激光器。

4.根据权利要求1所述的基于微环腔结构的宣布式多波长单光子源产生系统，其特征在于，所述微环腔是在化学气相沉积法产生的高折射率二氧化硅玻璃中，使用紫外光刻和离子蚀刻制造微米量级的微环谐振腔，其品质因数大于180000。

5.根据权利要求4所述的基于微环腔结构的宣布式多波长单光子源产生系统，其特征在于，所述微环腔将自动地对输入的脉冲波长进行滤波，选择匹配的波长耦合进腔内，由于三阶非线性效应，时间纠缠的脉冲光在微环腔内转化为时间纠缠的、波长关于泵浦波长对称的纠缠光子对，纠缠光子对的其中一个光子称作闲频光子，另一个称作信号光子。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于微环腔结构的宣布式多波长单光子源产生系统，其特征在于，所述马赫-曾德尔干涉仪包含相互连接的第一、第二光纤耦合器，其中一个用作分束器，另一个用作耦合器。

7.根据权利要求1-5任一项所述的基于微环腔结构的宣布式多波长单光子源产生系统，其特征在于，所述马赫-曾德尔干涉仪产生的稳定时间间隔大于脉冲光束的时间宽度。