[实用新型]基于受激参量下转换过程的高亮度压缩光源

说明书

一种基于受激参量下转换过程的高亮度压缩光源，所述高亮度压缩光源包括：激光器光源系统，用于提供泵浦光源；非线性晶体，用于对来自激光器光源系统的泵浦光进行受激参量下转换；凹面反射镜，用于将来自非线性晶体的泵浦光和压缩光反射到非线性晶体上；双波长相位调节器，用于调节泵浦光与参量下转换过程所产生压缩光之间的相位；λ/4波片，用于不影响对于光谱解关联设计的非线性晶体解关联的关联光谱性质。本实用新型采取的压缩光源结构，可在相同泵浦功率下，理论上使同一块晶体能够提供的压缩光源亮度达到传统方案的四倍，且对于光谱解关联设计的非线性晶体，不影响其解关联的关联光谱性质。

技术领域

本实用新型涉及量子信息处理技术领域，具体涉及一种高亮度压缩光源，适用于量子通信，量子计算，量子精密测量等应用领域。

背景技术

压缩光源作为一种非经典相干光源，其与经典相干光源相比，在不违背Heisenberg不确定性关系的前提下，其光场相空间中的一个特定方向的涨落被抑制。一方面，压缩光场的这一性质使其广泛被应用于量子精密测量领域；此外，相空间亦可以用于编码，表明压缩光源在量子信息处理方面亦有极大的应用潜力。另一方面，压缩光源的非经典性要求光子必然成对发射，这便意味着压缩光源亦可以用来产生非相空间自由度的纠缠光子对，基于此性质构造的纠缠光源已被广泛应用于量子信息领域的方方面面。

实验上有多种产生相干光场压缩态的方法，包括基于量子点、光纤的方案等。其中，最常用的方法是基于非线性光学晶体如β-偏硼酸钡晶体(BBO)或周期性极化磷酸氧钛钾晶体(PPKTP)的自发参量下转换(SPDC)过程。SPDC过程产生的平均光子数(即亮度)一方面决定了量子信息处理任务的执行速度；另一方面也与光源的压缩量正相关，从而对量子精密测量的精度造成影响。在相同晶体、滤波、收集以及探测条件下，压缩光源的亮度与泵浦功率成正比。但通过提高泵浦功率提升压缩光源亮度存在诸多问题：一方面，随着泵浦功率的提高，晶体内的非线性效应会劣化出射光场的纯度；另一方面，在很多实际应用场景下，泵浦光场的功率有限。因此亟需一种压缩光源设计方案，在相同泵浦功率以及晶体设计的前提下极大地提升光源亮度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种基于受激参量下转换过程的高亮度压缩光源，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本实用新型的一方面，提供了一种基于受激参量下转换过程的高亮度压缩光源，所述高亮度压缩光源包括：

激光器光源系统，用于提供泵浦光源；

非线性晶体，用于对来自激光器光源系统的泵浦光进行受激参量下转换；

凹面反射镜，用于将来自非线性晶体的泵浦光和压缩光反射到非线性晶体上；

双波长相位调节器，用于调节泵浦光与参量下转换过程所产生压缩光之间的相位；

λ/4波片，用于不影响对于光谱解关联设计的非线性晶体解关联的关联光谱性质。

其中，所述激光器光源系统包括激光器，所述激光器用于产生初始泵浦光。

其中，所述激光器光源系统还包括聚焦透镜，所述聚焦透镜用于将泵浦光聚焦于用于参量下转换过程的非线性晶体上。

其中，所述非线性晶体包括PPKTP晶体。

其中，所述非线性晶体应满足在所选泵浦激光波长下是共线II型相位匹配。

其中，所述凹面反射镜焦距为大于等于50mm，从而保证所产生的压缩光以及泵浦光经其反射后均能够再次聚焦于非线性晶体，且束腰重合度较好。

其中，所述激光器系统光源作为泵浦光，垂直入射非线性晶体后，经距离晶体2倍焦距处的凹面反射镜反射，压缩光以及泵浦光再次聚焦于晶体，利用受激参量下转换过程能够极大地提升光源总亮度。