[发明专利]一种用于单光子干涉可见度的测量装置及方法

权利要求书

1.一种用于单光子干涉可见度的测量装置，包括：

第一装置，包括：依次连接的激光器(1)、光斩波器(2)和可调光衰减器(3)，可切换并列连接于所述可调光衰减器(3)的光功率计(8)和门控式单光子探测器(5)，以及与所述光斩波器(2)和门控式单光子探测器(5)连接的信号发生器(6)，其中，所述激光器(1)用于发射光波，所述信号发生器(6)用于产生调制方波信号以及同步信号，并将调制方波信号发送至所述光斩波器(2)以实现光波的调制，将同步信号发送至所述门控式单光子探测器(5)以触发所述门控式单光子探测器(5)探测光子；

第二装置，包括：依次连接的激光器(1)、光斩波器(2)、可调光衰减器(3)、待测AMZI(4)、门控式单光子探测器(5)和计算机(9)，与所述光斩波器(2)和门控式单光子探测器(5)连接的信号发生器(6)，以及与所述待测AMZI(4)和计算机(9)连接的相位调节系统(7)，其中，所述相位调节系统(7)用于调节所述待测AMZI(4)的相位，并将相位调节结果发送至所述计算机(9)，门控式单光子探测器(5)用于测量1秒累加光子数，根据所述1秒累加光子数的最大值和最小值计算单光子干涉可见度。

2.根据权利要求1所述的测量装置，所述第一装置中的激光器(1)、光斩波器(2)和可调光衰减器(3)通过光纤依次连接，所述信号发生器(6)通过射频电缆与所述光斩波器(2)和门控式单光子探测器(5)连接；以及

所述第二装置中激光器(1)、光斩波器(2)、可调光衰减器(3)、待测AMZI(4)、门控式单光子探测器(5)通过光纤依次连接，所述计算机(9)与所述门控式单光子探测器(5)以及相位调节系统(7)通信连接，所述信号发生器(6)通过射频电缆与所述光斩波器(2)和门控式单光子探测器(5)连接。

3.一种基于权利要求1或2所述的用于单光子干涉可见度的测量装置的测量方法，包括：

S1，根据所述第一装置，将光功率计(8)与所述可调光衰减器(3)连接，并将可调光衰减器(3)设置为0dB，根据光功率计(8)读数估算平均光子数为0.1/脉冲时的衰减值，得到目标估算衰减值；

S2，将所述光功率计(8)切换为所述门控式单光子探测器(5)，可调光衰减器(3)设置为S1中所述目标估算衰减值，微调所述可调光衰减器(3)，根据门控式单光子探测器(5)探测计数确定平均光子数为0.1/脉冲时的目标衰减值；

S3，根据所述第二装置，将所述可调光衰减器(3)的衰减值设为S2中所述目标衰减值，通过所述计算机(9)控制所述门控式单光子探测器(5)的扫描触发延时，得到每一触发延时点与对应的1秒内探测的单光子个数的累加值的关系曲线，进而得出干涉区域中间处对应的目标触发延时点；

S4，将所述门控式单光子探测器(5)的触发延时点设为S3中所述目标触发延时点，通过所述相位调节系统(7)对所述待测AMZI(4)进行连续调相，每隔预设时间测量一次1秒累加光子数的计数值，从而获得1秒累加光子数计数值随相位变化的曲线，根据所述曲线中计数值的最大值和最小值计算单光子干涉可见度。

4.根据权利要求3所述的方法，所述信号发生器(6)输出的调制方波信号的周期T、占空比r，其与所述门控式单光子探测器(5)的门宽G以及待测AMZI(4)的延时时间D的关系为：

T-D＞T×r＞2D+G

其中，0＜r＜1。

5.根据权利要求4所述的方法，所述光斩波器(2)调制3dB带宽H满足：H＞10/(T×r)。

6.根据权利要求3所述的方法，所述根据所述计数值的最大值和最小值计算单光子干涉可见度V，具体为：

其中，C_max为所述计数值的最大值，C_min为所述计数值的最小值。

7.根据权利要求3所述的方法，所述待测AMZI(4)的形式为光纤器件、分立器件或波导器件中的一种。