[发明专利]非线性光子晶体及其双光子频率和路径超纠缠产生方法

权利要求书

1.一种能够直接产生双光子频率和路径超纠缠的非线性光子晶体，其特征在于，所述非线性光子晶体选用室温、Ι类相位匹配条件下的具有MgO掺杂的LiNbO₃晶体；

所述非线性光子晶体的准周期晶格结构为：在设定的坐标系中，非线性光子晶体在z方向上的厚度L满足L＝mπ/Δk_z，其中m为非负整数，Δk_z为z轴方向的相位适配量的模值；非线性光子晶体的二阶非线性极化系数χ⁽²⁾沿x轴方向，并在x轴特定位置反转，实现二阶非线性极化系数χ⁽²⁾＝+1的晶畴和二阶非线性极化系数χ⁽²⁾＝-1的晶畴以设计的规律交替出现；

频率和路径超纠缠关系的量子态|ψ表示为：

式中，下标S代表信号光，即光子传输路径在泵浦光平面上方，下标I代表闲置光，即光子传输路径在泵浦光平面下方；θ_1,S表示信号光以角度θ₁出射的情况，θ_1,I表示闲置光以角度θ₁出射的情况，θ_2,S表示信号光以角度θ₂出射的情况，θ_2,I表示信号光以角度θ₂出射的情况，ω_1,S表示信号光频率为ω₁的情况，ω_2,I表示闲置光频率为ω₂的情况，ω_2,S表示信号光频率为ω₂的情况，ω_1,I表示闲置光频率为ω₁的情况。

2.根据权利要求1所述的非线性光子晶体，其特征在于，所述室温为20～25℃。

3.根据权利要求1所述的非线性光子晶体，其特征在于，所述Ι类相位匹配条件的偏振性质为e→o+o，即一个e光光子转变为两个o光光子。

4.根据权利要求1所述的非线性光子晶体，其特征在于，所述MgO的掺杂量为5％。

5.一种权利要求1至4中任一项所述的非线性光子晶体的双光子频率和路径超纠缠产生方法，其特征在于，包括：

泵浦光沿着正z方向正入射至非线性光子晶体表面，泵浦光波矢量和与y轴平行的单位向量构成泵浦光平面，垂直于非线性光子晶体提供的沿x轴方向的相位适配量和经过相互作用后生成信号光和闲置光，所述信号光和闲置光满足频率和路径超纠缠关系。

6.根据权利要求5所述的非线性光子晶体的双光子频率和路径超纠缠产生方法，其特征在于，所述非线性光子晶体满足多种准相位匹配条件，能够同时发生多个匹配的自发参量下转换过程。