نظام ضوئي لتوليد الفوتونات غير المشروطة المتشابكة بالاستقطاب استنادًا إلى تداخل الكم المتعدد

نقدم نظام ضوئي عالي الأداء يستفيد من تأثير التداخل الكمومي المتعدد لإنتاج فوتونات حرة عالية الانبعاثات من الاستقطاب والمنحطة والخالية من الانبعاثات بمعدل عالٍ من الانبعاثات مع توزيع واسع النطاق كبير. يستخدم نهجنا عملية تدخل متعددة عكسية من هونغ أو ماندل لإنتاج فوتونات متشابكة بالاستقطاب مع كفاءة عالية الأجيال وفصل موثوق به لأزواج الفوتون المنحط في أوضاع بصرية مختلفة دون ما بعد الاختيار. للبدء، قم بتشغيل صمام ثنائي ليزر، وتعيين الطاقة إلى بضعة ملليوات.

يرجى صريف ثلاثية الأبعاد في حوالي زاوية 45 درجة فيما يتعلق سطح الصمام الثنائي الليزر، وضبط زاوية حتى كثافة شعاع يبدو أن تعظيم. المقبل، زوجين الليزر إلى الألياف البصرية المحافظة على الاستقطاب. توجيه الألياف إلى عداد الطاقة، وضبط مسامير مسامير للمنابر لزيادة قوة الانتاج.

توجيه الليزر من خلال عزل الفضاء الحر. ثم ضع لوحة نصف الموجة ولوحة ربع الموجة لضوء 405 نانومتر في مسار الشعاع. تعيين زوايا لوحة لتحقيق حالة الاستقطاب شعاع المطلوب.

بعد ذلك ، ضع مرآة dichroic قصيرة التمرير ومكعب مستقطب للشعاع المقسم في مسار الحزمة. استخدام مرآة العادية لتوجيه شعاع مستقطب S المنعكوسة موازية لشعاع p-المستقطبة المنقولة. ضع بلورة ppKTP من نوع صفر على منصة يتم التحكم فيها بدرجة حرارة ، مثبتة في مسار الحزمة.

ضبط منصة حتى الحزم الانقسام تمر من خلال الكريستال. ثم، ضبط تقسيم شعاع والمرايا حتى كل من ق وp-الاستقطاب الحزم موازية لبضعة أمتار. استخدم كل من ليزر مضخة 405 نانومتر و 810 نانومتر مرجع ليزر لهذا التعديل.

المقبل، جبل مزدوجة الموجة نصف موجة لوحة على جانبي الكريستال ppKTP، عمودي على ضوء الحادث. تم تعيين لوحة نصف موجة بين مقسم شعاع والكريستال إلى 22.5 درجة واللوحة الأخرى إلى 45 درجة مقدما. ثم، ضع refreflector في نهاية الإعداد لتوجيه الحزم المحولة لأسفل مرة أخرى من خلال الكريستال ppKTP ولوحة نصف موجة 22.5 درجة.

ضع لوحة نصف الموجة ذات الـ 45 درجة بحيث يمر فقط الشعاع الوارد المنعك من مقسّم الشعاع والشعاع الصادر من الجانب الآخر عبره. تأكد من توجيه كل من الحزم الصادرة إلى مقسم شعاع لتوليد عوارض الفوتون في اتجاه عقارب الساعة ومضادة عقارب الساعة. ضع محللات شعاع كاميرا CCD مضمنًا مع عوارض الفوتون الناتج.

ضبط المرايا وreferreflector بحيث أزواج في اتجاه عقارب الساعة وعارضة عقارب الساعة في نفس وسائط المكانية. ثم، قم بتركيب عدسة تركيز 300 ملليمتر بين لوحة ربع الموجة والمرآة الديكروية. ضع العدسة بحيث تكون النقطة المحورية لشعاع الليزر المضخة حول موضع التوليد لتحويل الفوتونات الثانية في بلورة ppKTP.

إزالة محللات شعاع، ووضع لوحة ربع موجة، ومستقطب شبكة سلكية، ومرشح التدخل في مسار كل شعاع الإخراج. زوجين الحزم إلى ألياف متعددة مع عدسة جماعية. ضع عدسة تركيز 300 ملليمتر قبل كل لوحة ربع موجة ، وركز عوارض الإخراج على ال collimators.

ثم، قم بتوصيل الألياف متعددة المستويات بوحدات العد أحادية الفوتون التي تستخدم الوسخات السيليكونية. بمجرد أن يتم تجميع الإعداد بالكامل، قم بإيقاف تشغيل الليزر المرجعي، وإعادة توصيل ليزر الصمام الثنائي. أطفئ اضاءة الغرفة، واستثن كل الضوء الخارجي.

ثم، قم بتشغيل وحدات الجرد، وقم بحساب الفوتونات المحولة لأسفل. ثم، ضبط درجة حرارة البلورة ppKTP وزاوية إمالة لوحة نصف موجة 45 درجة لتحسين معدل العد من الفوتونات أسفل تحويلها. كرر القياسات والتعديلات حتى يتم تكبير معدل العد.

قبل القياس، تعيين زوايا لوحات ربع الموجة والمستقطبات لشعاعات الإخراج لتحقيق قاعدة الاستقطاب المطلوبة للقياس. ثم، قم بتوصيل وحدة العد ذات الفوتون المفرد لشعاع الإخراج المنعكة من المرآة الديكروية بمدخل إشارة البدء لمحول وقت السعة. قم بتوصيل الحزمة الأخرى بمدخل إشارة التوقف عبر خط تأخير كهربائي.

تعيين وقت التأخير إلى 50 نانو ثانية وعرض نطاق الوقت إلى 100 نانو ثانية. افتح برنامج العدادات، وحدد وقت القياس إلى 30 ثانية، وابدأ القياس. عند انتهاء القياس، تسجيل توزيع ارتفاع النبض.

كرر القياس مع عدة مجموعات قاعدة الاستقطاب، وتحديد نافذة زمنية صدفة على أساس القرار الزمني لوحدات العد. لكل قياس، دمج المنطقة تحت الذروة ضمن نافذة الوقت الصدفة لتقدير عدد المصادفة. احسب المعلمات الدقة وBell للتأكد من أن النظام يقوم بتوليد فوتونات متشابكة الاستقطاب.

وقد أكد تحليل قياسات الكشف عن المصادفة من ستة مجموعات من قواعد الاستقطاب أن النظام يمكن أن يولد ويكشف الفوتونات المتشابكة الاستقطاب. وكان الإخلاص التشابك 0.85، متجاوزا الحد التقليدي للارتباط المحلي من 0.5. وتجاوزت الارتباطات من قواعد الاستقطاب جميع حدود المعلمة الكلاسيكية من اثنين، منتهكة بذلك عدم المساواة في بيل.

يسمح أسلوبنا بعد اختيار فصل حر من أزواج الفوتون المنحطة إلى أوضاع بصرية مختلفة مميزة لنوع اثنين التلقائي parametric أسفل التحويل، مع الحفاظ على عرض النطاق الترددي الكبير وكفاءة عالية من نوع صفر شبهية عفوية التحويل إلى أسفل. وهذه الطريقة في استخدام عمليات التداخل الكمي المتعددة مفيدة أيضاً في تطبيق الفوتونات المتشابكة من خلال الانبعاثات المحفزة للتحويل الهائيئي العشوائي. نظرا لبساطة مخططنا، يمكننا زيادة تحسين كفاءة توليد الفوتون الاستقطاب المتشابكة من خلال تعديل ضخ الليزر النبض والهياكل دليل موجة في بلورات غير الخطية.

يمكننا أيضا توليد الفوتونات في الفرقة الطول الموجي النظري عن طريق تغيير فترة البلورة. أسلوبنا يحسن معدل إنتاج زوج الفوتون الكلي لكل وحدة مضخة السلطة من قبل اثنين إلى ثلاثة أوامر من حجم، نظرا لعرض النطاق الترددي الكبير من نوع صفر شبهية التلقائية التحويل إلى أسفل. عرض النطاق الترددي الكبير من أزواج الفوتون المترابطة يعطي وقت صدفة قصيرة جدا، والتي اجتذبت اهتماما كبيرا للاستخدام في التصوير المقطعي الاتساق البصري الكم وفي العديد من التطبيقات الأخرى.