[发明专利]一种测量光纤色散的系统及方法

摘要

本发明公开了一种测量光纤色散的系统及方法，包括：通过连续激光器发射激光；利用激光引起的自发四波混频非线性效应产生宽谱的非简并的时间能量纠缠光子对；通过带通滤波器对宽谱的非简并的时间能量纠缠光子对和残留的激光进行滤波，得到波长位于带通区间的非简并的时间能量纠缠光子对；从通过色散补偿光纤后的波长位于带通区间的非简并的时间能量纠缠光子对中选出至少一对具有时间能量纠缠特性的光子；记录每对具有时间能量纠缠特性的光子到达双通道单光子探测器的时间差，每对具有时间能量纠缠特性的光子到达双通道单光子探测器的时间差用于确定色散补偿光纤在各波长点的色散系数。本发明通过低成本的连续激光器可降低光纤色散测量成本。

主权项

1.一种测量光纤色散的系统，其特征在于，包括：连续激光器、硅纳米线波导、带阻滤波器、色散补偿光纤、波分复用器、双通道单光子探测器以及时间相关单光子计数器；所述连续激光器用于发射激光；所述硅纳米线波导用于在激光泵浦下产生自发四波混频非线性效应，进而产生宽谱的非简并的时间能量纠缠光子对；所述带阻滤波器用于对所产生的宽谱的非简并的时间能量纠缠光子对和残留的激光进行滤波，得到波长位于其带通区间的非简并的时间能量纠缠光子对，所述残留的激光为所述四波混频非线性效应未消耗的激光；所述色散补偿光纤用于对波长位于带阻滤波器带通区间的非简并的时间能量纠缠光子对进行色散作用，使得不同波长的光子获得不同的时延；所述波分复用器用于从通过色散补偿光纤后的非简并的时间能量纠缠光子对中选出至少一对具有时间能量纠缠特性的光子；所述双通道单光子探测器用于接入所述至少一对具有时间能量纠缠特性的光子，每对具有时间能量纠缠特性的光子达到所述双通道单光子探测器的时间差不同；所述时间相关单光子计数器用于记录每对具有时间能量纠缠特性的光子到达所述双通道单光子探测器的时间差，所述每对具有时间能量纠缠特性的光子到达所述双通道单光子探测器的时间差用于与每对具有时间能量纠缠特性的光子对应的波长共同确定所述色散补偿光纤在各波长点的色散系数，所述每对具有时间能量纠缠特性的光子对应的波长根据所述激光的波长以及用于选择该对光子所用的波分复用器的通道确定；所述色散补偿光纤在各波长点的色散系数D(λ)通过以下公式确定；其中，λ为通过所述色散补偿光纤的激光波长，τ_g(λ)为由所述色散补偿光纤引起的时延，τ_g(λ)＝aλ²+bλ^‑2+c，a和b根据每对具有时间能量纠缠特性的光子到达所述双通道单光子探测器的时间差和每对具有时间能量纠缠特性的光子对应的波长确定，具体通过以下公式确定：Δτ_g(λ_in,λ_sn)＝τ_g(λ_in)‑τ_g(λ_sn)＝a(λ_in²‑λ_sn²)+b(λ_in^‑2‑λ_sn^‑2)＝t_n‑t₀其中，τ_g(λ_in)和τ_g(λ_sn)分别为n对闲频光子和信号光子由所述色散补偿光纤引起的时延，t_n为第n对闲频光子和信号光子到达所述双通道单光子探测器的时间差，t₀为所述双通道单光子探测器两通道之间的电延时，每对具有时间能量纠缠特性的光子包括闲频光子和信号光子，λ_in和λ_sn分别为第n对闲频光子和信号光子的波长，所述激光的波长为λ_p，所述第n对闲频光子和信号光子的波长通过以下公式确定：