[发明专利]一种超宽带能量-时间纠缠双光子态的产生方法

权利要求书

1.一种超宽带能量-时间纠缠双光子态的产生方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1:制备直波导结构，在衬底的上表面生成LiNbO₃晶体薄膜层，所述LiNbO₃晶体薄膜层上设置有梯形截面的凸起；

步骤2：泵浦光从直波导结构的梯形截面的凸起部分正入射到直波导中进行传播，在直波导进行自发参量下转换过程的失配量：

所述LiNbO₃晶体薄膜层的二阶非线性极化系数χ⁽²⁾沿泵浦光传播方向周期性反转，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的晶畴规律交替出现，实现补偿多个自发参量下转换过程的波矢失配量

步骤3：经过直波导结构内发生发参量下转换过程后，一个频率为w_P的泵浦光光子被非线性光子晶体转化为一个频率为w_S的信号光光子和一个频率为w_I的闲置光光子。

2.如权利要求1所述的一种超宽带能量-时间纠缠双光子态的产生方法，其特征在于，所述LiNbO₃晶体薄膜层厚度d2为180-220nm；

梯形截面的凸起设置在LiNbO₃晶体薄膜层的中部，梯形截面的凸起的横截面为等腰梯形，等腰梯形的高度d1为380-420nm，上底的长度W为1500-1700nm，腰与下底的夹角θ为65-80度。

3.如权利要求1所述的一种超宽带能量-时间纠缠双光子态的产生方法，其特征在于，所述LiNbO₃晶体薄膜层掺杂4％-6％MgO。

4.如权利要求3所述的一种超宽带能量-时间纠缠双光子态的产生方法，其特征在于，LiNbO₃晶体薄膜层掺杂5％MgO。

5.如权利要求1所述的一种超宽带能量-时间纠缠双光子态的产生方法，其特征在于，所述衬底层的材质为SiO2，所述衬底的长度L为6.5-10mm，高度D为1.8-2.2μm。

6.如权利要求5所述的一种超宽带能量-时间纠缠双光子态的产生方法其特征在于，所述衬底的长度L为8mm，高度D为2μm。

7.如权利要求2所述的一种超宽带能量-时间纠缠双光子态的产生方法，其特征在于，所述d2的厚度为200nm。

8.如权利要求2所述的一种超宽带能量-时间纠缠双光子态的产生方法，其特征在于，所述等腰梯形的高度d1为400nm，上底的长度W为1600nm，腰与下底的夹角θ的角度为75度。

9.如权利要求1所述的一种超宽带能量-时间纠缠双光子态的产生方法，其特征在于，记泵浦光、信号光和闲置光的波矢分别为和则波矢失配量可以通过以周期为Λ变化的χ⁽²⁾来补偿，其中周期Λ为Λ＝2π/Δk。

10.如权利要求9所述的一种超宽带能量-时间纠缠双光子态的产生方法，其特征在于，波矢失配量满足动量守恒：