[实用新型]一种开放式椭球面光学共振腔

说明书

本公开提供了一种开放式椭球面光学共振腔，包括：椭球面布拉格反射镜(1)，平面布拉格反射镜(2)，设于椭球面布拉格反射镜(1)向内凹陷的一侧，腔体(3)，包括椭球面布拉格反射镜(1)和平面布拉格反射镜(2)之间的空腔。本公开中的结构可与单光子源通过简单调整完美耦合，用于产生损失效率极低的单光子。

技术领域

本公开涉及固态量子光学领域，尤其涉及一种开放式椭球面光学共振腔。

背景技术

单光子源是量子通讯、量子测量和量子计算的重要组成部分。利用具有帕塞尔增强效应的微腔，通过共振激发的激发方式，可以产生接近傅里叶变换极限的单光子，并使单光子较高效的提取耦合进单模光纤中。但目前，单光子提取效率最高仅为33％左右，仍未满足各量子计算方案大于50％的要求。制约单光子提取效率的原因一方面在于，已有的方案需要将共振激发随机产生的左旋或右旋偏振单光子投影到单偏振，使得效率至少减半；另一方面在于，为了 除同频率背景激发光，不得不采取的水平偏振激发垂直偏振收集的偏振波方式，也使得系统效率无法高于50％。

与此同时，传统的高性能量子点单光子源的制备方式为，基于半导体自组装量子点在基片上的随机生长，然后再利用高精度微纳工艺的处理得到。在现有的微纳工艺技术背景下，需要针对随机生长量子点的位置以及发光特性做针对性的微纳结构。由于量子点结构的尺度很小，为了保证对量子点针对性定位，缩小光学性质测量带来的位置误差，对微纳工艺的精度和结构的复杂度提出了严苛的要求。这样复杂的工艺流程一方面会带来高昂的时间成本和费用消耗，另一方面由于量子点生长位置的随机性也不利于后续的大量生产，从而为后续的光量子计算与光量子通讯网络的应用带来非常大的阻碍。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种开放式椭球面光学共振腔，以解决共振激发单光子源产生单光子的效率损失高、单光子耦合匹配的问题。

(二)技术方案

本公开一方面提供了一种开放式椭球面光学共振腔，包括：椭球面布拉格反射镜1；平面布拉格反射镜2，设于所述椭球面布拉格反射镜1向内凹陷的一侧；腔体3，包括所述椭球面布拉格反射镜1和所述平面布拉格反射镜2之间的空腔，腔体3内设有单光子源。

可选地，所述椭球面布拉格反射镜1与平面布拉格反射镜2为分离的两独立部件，相互之间未连接。

可选地，所述椭球面布拉格反射镜1的镜面边缘所在平面与所述平面布拉格反射镜2平行。

可选地，所述椭球面布拉格反射镜1包括由两种折射率不同的光学材料交替叠加构成的多层结构，其中，所述多层结构中的每层结构的厚度均为所述单光子产生的单光子的四分之一波长。

可选地，所述多层结构中的每层结构为曲率、大小均相同的椭球面，曲率为5～15μm，长轴为4～10um，短轴与长轴之比为0.6～1.0。

可选地，所述两种折射率不同的光学材料为Ta₂O₅和SiO₂。

可选地，所述平面布拉格反射镜2包括包括由两种折射率不同的光学材料交替叠加构成的多层结构，其中，所述多层结构中的每层结构的厚度均为所述单光子源产生的单光子的四分之一波长。

可选地，所述多层结构中的每层结构均与所述平面布拉格反射镜2的镜面平行。

可选地，所述两种折射率不同的光学材料为AlAs和GaAs。

(三)有益效果

本公开提供了一种开放式椭球面光学共振腔，至少达到以下有益效果：