[发明专利]一种单光子源制备系统及方法

说明书

本发明为一种单光子源制备系统及方法，该系统包括光脉冲信号发生器和衰减模块，该系统还包括第一分束模块和监测模块，第一分束模块用于接收衰减模块输出的光脉冲信号并将光脉冲信号分为两路，将一路光脉冲信号输出给监测模块，将另一路光脉冲信号作为系统的单光子脉冲信号直接输出；监测模块用于接收第一分束模块输出的一路光脉冲信号，对光脉冲信号进行符合计数，得到符合计数结果，利用事先标定的符合计数结果与单光脉冲信号平均光子数的映射关系，映射得到单光脉冲信号平均光子数信息并输出；本发明通过监测模块实现了对输出单光子脉冲信号的实时监测，弥补了现有技术无法对单光子源输出状态进行精准实时监测的问题。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种单光子源制备系统及方法。

背景技术

随着量子技术在理论和实验上的不断突破，量子通信、量子探测等前沿技术越来越受到人们的关注，其中只包含单个光子的单光子信号源的制备则为其不可或缺的重要环节。为实现单光子脉冲信号的可控输出，目前常用的方式包括量子点单光子源和衰减单光子源两类，而量子点单光子源技术虽然具有较好的技术前景，然而其技术尚不成熟，无法实现大规模应用，衰减单光子源将依然是目前更为可靠的单光子源制备方案。然而，由于激光器及衰减器件精度的限制，衰减单光子源的制备依然存在许多不足，如单光子输出效率不高，衰减器件及光能量测量设备精度有限，衰减后单光子源的输出状态无法直接测量和实时监测，无法获得稳定的单光子源输出等，不能满足严谨的科研及应用需求。

发明内容

本发明提供一种单光子源制备系统，解决无法对单光子源输出的单光子脉冲信号的状态进行实时监测的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供一种单光子源制备系统，一种单光子源制备系统，包括光脉冲信号发生器和衰减模块，光脉冲信号发生器输出光脉冲信号，并通过衰减模块对光脉冲信号进行衰减后输出，该系统还包括第一分束模块和监测模块；

所述第一分束模块用于接收衰减模块输出的光脉冲信号并将光脉冲信号分为两路，将一路光脉冲信号输出给监测模块，将另一路光脉冲信号作为系统的单光子脉冲信号直接输出；

所述监测模块用于接收第一分束模块输出的一路光脉冲信号，对光脉冲信号进行符合计数，得到符合计数结果，利用事先标定的符合计数结果与单光脉冲信号平均光子数的映射关系，映射得到单光脉冲信号平均光子数信息并输出；

本技术方案中，光脉冲信号发生器采用脉冲激光器输出初始光脉冲信号，通过衰减模块对初始光脉冲信号进行衰减，将光脉冲信号能量衰减到单光子量级，以满足单光子制备的要求，然后将经过衰减处理的光脉冲信号输出给第一分束模块，第一分束模块为第一分束器，用于将输入的光子脉冲信号按照相等的比例分为两路，一路光脉冲信号输出给监测模块，所述监测模块为HBT实验系统；将另一路光脉冲信号作为单光子源的输出端，输出单光子脉冲信号；当监测模块接收到第一分束模块输出的光脉冲信号后，对光脉冲信号进行符合计数运算，并利用事先标定的符合计数结果与光脉冲信号平均光子数的映射关系，映射得到单光子脉冲信号平均光子数信息；由于第一分束器将光脉冲信号按照相等的比例分为两路，两路光脉冲信号相互等价，因此，根据其中一路经过监测模块输出的结果，就能够对另一路用于输出的单光子脉冲信号的状态进行表征，完成对单光子源制备系统输出状态的实时监测，其中，符合计数运算为现有技术，本说明书中不再赘述。

作为本发明的进一步改进，所述监测模块包括第四分束模块、第一单光子探测器、第二单光子探测器和数据处理单元；

所述第四分束模块用于接收第一分束模块输出的光脉冲信号，并将光脉冲信号分为两路，将一路光脉冲信号输出给第一单光子探测器，将另一路光脉冲信号输出给第二单光子探测器；

所述第一单光子探测器和第二单光子探测器均用于接收第四分束模块输出的光脉冲信号，对各自接收的光脉冲信号中的光子数进行光子计数探测，并将计数结果输出给数据处理单元；