[实用新型]一种两路双光子源

说明书

本实用新型提出了一种两路双光子源，其包括光源模块、偏振分束模块、光学传输模块及双光子产生模块。其中，偏振分束模块将所述泵浦光分成第一水平偏振光分量和第一垂直偏振光分量。光学传输模块设置在光源模块和偏振分束模块之间，用于经由第一端口和第二端口将泵浦光向双光子产生模块输出，以及经由第二端口和第三端口将双光子产生模块输出的一路光子对向外输出。双光子产生模块接收第一水平偏振光分量和所述第一垂直偏振光分量，使两者在同一环路中相向传播，并基于参量下转换效应分别借助第一水平偏振光分量和第一垂直偏振光分量生成第一光子对和第二光子对。

技术领域

本实用新型涉及量子物理技术领域，具体涉及一种两路双光子源。

背景技术

量子信息科学技术是量子力学和信息科学相结合的交叉学科，近年来受到广泛的关注和研究，有着经典信息技术无法比拟的优势和前景。目前，实用化的量子通信是基于单光子的量子密钥分发；当然，量子纠缠态的应用、量子隐形传态、量子计算机的实现同样是未来量子信息发展的趋势，因此，双光子源作为信息载体是量子科学十分重要的资源。

现有技术采用PPLN波导实现双光子源或纠缠光子源的方案如文献Phys. Rev.A87 020301(R)(2013)中所示，泵浦光先泵浦PPLN波导，产生偏振方向互相垂直的关联光子对，经偏振分束器分束后由法拉第反射镜反射调整两光子光程差，再进入偏振分束器合束，经偏振控制器调整偏振后，由另一偏振分束器分束后进入探测器。

然而，现有技术中在获取纠缠光子对时多采用PPLN波导Ⅱ型参量下转换效应，其效率很低，直接限制了光源的亮度。另外，现有工艺技术很难将Ⅱ型PPLN波导与光纤进行耦合，系统中有部分光路仍然处于自由空间传播，不利于系统集成和稳定。此外，在现有技术中，泵浦激光仅对PPLN波导进行一次泵浦，仅产生一路双光子，并未对波导进行充分利用。此外，现有技术中还会采用双向色镜和多色偏振分束器，这类光学器件是非标准器件，需特殊设计和加工，价格昂贵并且性能的稳定性得不到保证。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型提出了一种两路双光子源，其包括光源模块1、偏振分束模块2、光学传输模块3及双光子产生模块。所述光源模块1产生泵浦光；所述偏振分束模块2被设置成将所述泵浦光分成水平偏振的第一泵浦光分量和垂直偏振的第二泵浦光分量。所述光学传输模块3具有第一端口、第二端口和第三端口，且被设置成经由所述第一端口输入的光经由所述第二端口输出，经由所述第二端口输入的光经由所述第三端口输出，其中，所述光学传输模块3设置在所述光源模块1和所述偏振分束模块2之间，所述第一端口靠近所述光源模块1且所述第二端口靠近所述偏振分束模块2。所述双光子产生模块包括非线性晶体波导单元6，且被设置成：接收所述第一泵浦光分量和所述第二泵浦光分量以使其在同一环路中相向传播；并且调节所述第一泵浦光分量和所述第二泵浦光分量中的至少一个的偏振方向，以使所述第一泵浦光分量和所述第二泵浦光分量作为e光输入所述非线性晶体波导单元6中的非线性晶体波导，从而分别基于0型参量下转换效应泵浦生成第一光子对和第二光子对。

优选地，所述双光子产生模块还包括萨格奈克环、第一光学传输单元4和偏振控制单元5；所述萨格奈克环的两个输入端分别连接所述偏振分束模块2的两个输出端，所述第一光学传输单元4、所述偏振控制单元5和所述非线性晶体波导单元6设置在所述萨格奈克环上。优选地，所述非线性晶体波导单元6中的所述非线性晶体波导为PPLN波导。

优选地，所述第一光学传输单元4具有第一端口、第二端口和第三端口，且被设置成由所述第一端口输入的光经由所述第二端口输出，由所述第二端口输入的光经由所述第三端口输出。

优选地，所述偏振控制单元5设置用于使光偏振方向发生90度旋转。可选地，所述偏振控制单元5可以为偏振控制器、半波片、法拉第旋转片或旋光元件。

优选地，所述双光子产生模块还包括设于所述萨格奈克环中的相位调制单元；并且/或者，所述双光子产生模块还包括温控单元，用于对所述非线性晶体波导单元6进行温度控制。