[发明专利]一种利用纠缠光子对测量光纤色散系数的方法

说明书

本发明公开了一种利用纠缠光子对测量光纤色散系数的方法，利用搭建完整光路，产生能量‑时间纠缠光子对，输出信号光s和闲置光i进入探测器；利用符合计数设备测算信号光s和闲置光i的联合探测概率，得到Glauber二阶关联函数半高全宽Δt，更换完整光路中的待测光纤，在不同长度的待测光纤条件下，测算更换后待测光纤对应的Glauber二阶关联函数的半高全宽Δt₁,Δt₂,Δt₃LΔt_n，更换待测光纤重复测算的次数大于等于5次；用获得的数据在Origin软件作图，计算得到待测光纤的色散系数D。本发明测量精度高，测量误差小，可适用于测量单模光纤、色散补偿光纤等各种光纤的色散系数。

技术领域

本发明属于色散测量方法技术领域，具体涉及一种利用纠缠光子对测量光纤色散系数的方法。

背景技术

基于光纤的量子通讯是未来新一代的通讯技术。这种技术利用的核心资源是纠缠光源。当纠缠光源在光纤中传输时会受到光纤色散的影响，进而影响通讯质量。因此，光纤传输时需要利用色散补偿器件对纠缠光源在光纤中的色散进行补偿，而补偿的前提是需要对待补偿光纤和色散补偿器件的色散系数进行测量。

传统的色散测量方法主要有脉冲时延法、相移法、模场直径法及干涉法等。这些方法存在不足和缺陷：如，脉冲时延法易受环境的干扰，抗干扰能力较差；相移法易受大气扰动和环境震动的干扰；模场直径法需要复杂的时频分析算法来计算和分析测量结果；干涉法的横向分辨率较低等。而由于纠缠光子属于弱光(单光子水平)，这些传统方法不适用于基于光纤的量子通讯中光纤色散系数的测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用纠缠光子对测量光纤色散系数的方法，解决了现有技术中存在的传统方法不适用于基于光纤的量子通讯中光纤色散系数的测量问题。

本发明所采用的技术方案是，一种利用纠缠光子对测量光纤色散系数的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、搭建完整光路，产生能量-时间纠缠光子对，输出信号光s和闲置光i进入探测器；

步骤2、利用符合计数设备测算信号光s和闲置光i的联合探测概率，得到Glauber二阶关联函数半高全宽Δt，更换完整光路中的待测光纤，在不同长度的待测光纤条件下，测算更换后待测光纤对应的Glauber二阶关联函数的半高全宽Δt₁,Δt₂,Δt₃L Δt_n，更换待测光纤重复测算的次数大于等于5次；

步骤3、用获得的数据在Origin软件作图，计算得到待测光纤的色散系数D。

本发明的特点还在于：

步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、完整光路由波长为λ₀/2的连续激光器发射出激光，激光泵浦非线性晶体或波导，通过自发参量下转换过程产生中心波长为λ₀的能量-时间纠缠光子对，即得到信号光s和闲置光i；用滤波片滤掉多余的泵浦光；

步骤1.2、让信号光s和闲置光i经过准直器，将产生的信号光s和闲置光i耦合进光纤，得到耦合光束；

步骤1.3、耦合光束经过分束器将耦合光束分为信号光s和闲置光i，使信号光s经过色散为k″_s、长度为l_s的待测光纤后进入探测器1，闲置光i直接进入探测器2；或闲置光i经过色散为k″_i、长度为l_i的待测光纤后进入探测器1，信号光s直接进入探测器2。

步骤2中符合计数设备记录信号光s和闲置光i的联合探测概率正比于以下Glauber二阶关联函数G⁽²⁾：