[发明专利]一种光通信波段连续变量量子纠缠源产生装置及方法

摘要

本发明提供了一种光通信波段连续变量量子纠缠源产生装置及方法，由光通信波段连续单频光纤激光器、倍频器、信号光模式清洁器、泵浦光模式清洁器、双色镜、带压电陶瓷的全反射平面镜、三共振非简并光学参量放大器、晶体温度控制仪、腔长和位相锁定系统、第一45°高反平面镜和量子纠缠源探测系统组成。本发明提供一种结构紧凑、稳定性好、与光通信波段相匹配的连续变量量子纠缠源产生装置及方法，该装置采用单个三共振非简并光学参量放大器直接制备光通信波段连续变量量子纠缠源，该波段量子纠缠源在光纤中传输损耗仅为0.2 dB/km，不仅可以实现信息的高保真传输，而且与现有的光通信系统兼容，成为实用化量子网络的理想光源。

主权项

1.一种光通信波段连续变量量子纠缠源产生装置，包括一个光通信波段连续单频光纤激光器（1），其特征在于，所述光通信波段连续单频光纤激光器（1）的一个出射光路上顺次设有信号光模式清洁器（3）、双色镜（5）以及三共振非简并光学参量放大器（7）；所述光通信波段连续单频光纤激光器（1）的另一个出射光路上设有倍频器（2），倍频器（2）的出射光路上顺次设有泵浦光模式清洁器（4）和带压电陶瓷的全反射平面镜（6）；采用高精度窄带宽光学模式清洁器将1.5μm以及775nm激光光源的噪声降低至散粒噪声基准；所述三共振非简并光学参量放大器（7）位于双色镜（5）的透射光路上；双色镜（5）与全反射平面镜（6）的位置关系能够保证由倍频器（2）出射的光经全反射平面镜（6）和双色镜（5）反射后与双色镜（5）的透射光路共线；所述三共振非简并光学参量放大器（7）包括两镜光学谐振腔、位于两镜光学谐振腔内的可以精细调节温度和角度的控温炉以及放置在控温炉中的非线性晶体；两个平凹镜（72）均放置在二维可调镜架（71）上实现二维调节，构成谐振腔；非线性晶体放置在保温的聚酚材料制作的控温炉中，由晶体温度控制仪（8）实现精确控温；水平平移架（74）和垂直平移架（75）实现晶体水平和垂直两个方向的精确调节，精密旋转调节架（76）实现晶体角度的精密调节；通过晶体温度控制仪（8）精确控制PPKTP晶体的温度达到最佳温度匹配条件，此时o光和e光在光学参量放大器腔内同时共振；通过精细调节晶体的旋转角度，改变晶体在三共振非简并光学参量放大器（7）腔内的有效光学长度，从而补偿色散，使得泵浦光与上述两束光在腔内同时共振，实现三共振条件；所述非线性晶体为II类温度匹配周期极化晶体；还包括用于控制全反射平面镜（6）的反射角度以及两镜光学谐振腔腔长的腔长和位相锁定系统（9）；注入信号光经过位相调制器（91）对入射到三共振非简并光学参量放大器（7）腔内的光场进行调制，通过隔离器（92）使得光路单向通过，并且提取出携带谐振腔信号的反射光；三共振非简并光学参量放大器（7）的出射光路上设有量子纠缠源探测系统（11）。