[发明专利]一种基于双周期极化薄膜铌酸锂波导的量子纠缠源

权利要求书

1.一种基于双周期极化薄膜铌酸锂波导的量子纠缠源，其特征在于，包括：

波导模块，波导模块包括相互垂直且耦合连接的第一PPLN波导和第二PPLN波导，第一PPLN波导用于接收泵浦光源，第二PPLN波导输出关联的光子对；所述相互垂直包括第一PPLN波导的Y轴和第二PPLN波导的Y轴平行，第一PPLN波导的Y轴和第二PPLN波导的Y轴为光的传输方向，第一PPLN波导的X轴和第二PPLN波导的Z轴平行，第一PPLN波导的Z轴和第二PPLN波导的X轴平行；第一PPLN波导和第二PPLN波导以最佳耦合位置进行耦合连接，最佳耦合位置为耦合效率最高对应的位置；耦合效率根据第一PPLN波导和第二PPLN波导输出的光斑功率确定；

补偿装置，补偿装置的一端与第二PPLN波导的输出端固定连接，用于接收第二PPLN波导输出的光子对，对光子对进行空间和/或时间补偿，并且对补偿后的相位匹配的光子对进行干涉，形成纠缠态经过补偿装置的另一端输出；温度调节装置，用于调节波导模块和补偿装置的温度。

2.根据权利要求1所述的基于双周期极化薄膜铌酸锂波导的量子纠缠源，其特征在于，第一PPLN波导和第二PPLN波导的制备过程包括：根据泵浦光源的波长和准相位匹配方程，确定极化周期；根据极化周期对铌酸锂薄膜进行周期性极化，周期性极化过程中曝光的方式为双重紫外UV曝光，增加曝光极限；将周期性极化后的铌酸锂薄膜加工制作成PPLN波导，加工过程中曝光的方式为EBL曝光。

3.根据权利要求1所述的基于双周期极化薄膜铌酸锂波导的量子纠缠源，其特征在于，还包括光纤耦合装置，光纤耦合装置连接补偿装置的另一端，实现光纤输出，且第一PPLN波导通过光纤与泵浦光源连接。

4.根据权利要求1所述的基于双周期极化薄膜铌酸锂波导的量子纠缠源，其特征在于，第一PPLN波导和第二PPLN波导包括脊型波导、钛扩散波导、或质子交换波导。

5.根据权利要求1所述的基于双周期极化薄膜铌酸锂波导的量子纠缠源，其特征在于，最佳耦合位置通过数值模拟软件以及实际位置调整确定：通过数值模拟软件确定初始耦合位置，在初始耦合位置周围通过调整平台调整第一PPLN波导的XZ平面和第二PPLN波导的XZ平面的相对位置确定最佳耦合位置；初始耦合位置为计算耦合效率最高的位置，计算耦合效率通过第一PPLN波导和第二PPLN波导输出的光斑对应的电场分布计算得到。

6.根据权利要求1所述的基于双周期极化薄膜铌酸锂波导的量子纠缠源，其特征在于，第一PPLN波导和第二PPLN波导通过紫外胶进行耦合连接，第二PPLN波导和补偿装置通过紫外胶进行固定连接。

7.根据权利要求3所述的基于双周期极化薄膜铌酸锂波导的量子纠缠源，其特征在于，所述温度调节装置包括基板以及设置在基板上的TEC驱动模块，且波导模块、补偿装置以及光纤耦合装置均集成在基板上。

8.根据权利要求7所述的基于双周期极化薄膜铌酸锂波导的量子纠缠源，其特征在于，TEC驱动模块和波导模块、补偿装置以及光纤耦合装置分别设置在基板两个相对面的外表面，且TEC驱动模块与基板的接触面积大于等于波导模块、补偿装置以及光纤耦合装置和基板的接触面积。

9.根据权利要求7所述的基于双周期极化薄膜铌酸锂波导的量子纠缠源，其特征在于，将波导模块、补偿装置以及光纤耦合装置集成在基板上之前，还包括通过数值模拟软件进行模拟的步骤，模拟过程中对补偿装置的尺寸、以及补偿装置和波导模块的相对位置进行调整，使得波导模块与补偿装置在光路上同轴耦合且耦合后的波导模块与补偿装置处于同一水平面。

10.根据权利要求1所述的基于双周期极化薄膜铌酸锂波导的量子纠缠源，其特征在于，补偿装置为双折射晶体。