[发明专利]一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置及产生方法

说明书

本发明公开了一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置及产生方法，其产生装置包括锁模光纤激光器，其输出端与多通道波分复用器相连，复用器的两个端口与频率简并纠缠光束产生组件相连，其另外端口接入到分束器，分束器的两个输出端以及频率简并纠缠光束产生组件的两个输出端分别接入到两个平衡零拍探测组件中，两个平衡零拍探测组件的输出端接入噪声分析组件中。其产生方法，包括以下步骤：匹配各路脉冲光束的光程、匹配两泵浦光束的偏振、调节光纤环中对向传输光束的位相差、匹配两本底光束和纠缠光束的偏振、标定散粒噪声标准、测量振幅差噪声与位相和噪声。本发明可产生频率简并、空间分离的纠缠光束，且体积小、稳定、易于接入光纤网络。

技术领域

本发明属于量子信息领域，具体涉及一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置及产生方法。

背景技术

频率简并、空间非简并的纠缠光束是量子信息技术中的必要资源。例如：将非线性干涉仪中两个频率非简并参量放大器换成一个频率简并、空间非简并参量放大器和一个线性分束器，不仅可以简化装置，还可以提高测量灵敏度（参见文献：Kong J, Ou Z Y, ZhangW. Phase-measurement sensitivity beyond the standard quantum limit in aninterferometer consisting of a parametric amplifier and a beam splitter[J].Physical Review A, 2013, 87(2):023825）；另外，利用频率简并、空间非简并的纠缠光束注入频率简并、空间非简并的参量放大器可以实现三路量子信息分束（参见文献：Liu N,Li J, Li X, et al. Three-way noiseless signal splitting in a parametricamplifier with quantum correlation[J]. Physical Review A, 2016, 93(6):063838）。

基于光纤的纠缠光源具有小型化、便携性，且兼容于现有光纤网络的优点。利用光纤中的四波混频过程可以产生一对具有纠缠特性的信号和闲频光束，两光束在光纤中共同传输。当产生的两纠缠光束频率不同时，可使用波分复用器将两者进行空间分离，当两者频率相同时，则无法使用波分复用器进行分离。已有文献（参见文献：Yang L, Sun F, ZhaoN, et al. Generation of frequency degenerate twin photons in pulse pumpedfiber optical parametric amplifiers: Influence of background noise[J]. OpticsExpress, 2014, 22(3):2553.）采用两泵浦光同端口注入、内置偏振控制器的Sagnec光纤环，产生并空间分离出频率简并的关联光子对。另一文献（参见文献：K. Mori, T.Morioka, and M. Saruwatari, Optical parametric loop mirror[J]. OpticsLetters, 1995, 20(12):1424-1426）采用两泵浦光两端口注入、内置色散介质的Sagnec光纤环，实现了有注入时频率非简并信号光束和闲频光束的空间分离。

目前并没有采用两泵浦光两端口注入、内置偏振控制器的Sagnec光纤环，产生频率简并的纠缠光束并对其进行空间分离的装置。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置及产生方法。

本发明的技术方案是：一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置及产生方法，包括锁模光纤激光器，所述锁模光纤激光器的输出端与多通道波分复用器相连，所述多通道波分复用器的两个端口与频率简并纠缠光束产生组件相连，多通道波分复用器的另一个端口接入到Ⅰ号50/50分束器，所述Ⅰ号50/50分束器的两个输出端以及频率简并纠缠光束产生组件的两个输出端分别接入到两个平衡零拍探测组件，两个平衡零拍探测组件的输出端接入噪声分析组件中。