מערכת Photonic ליצירת בפוטונים פוליריזציה מוחלטת המבוססת על הפרעות קוונטיות מרובות

אנו מציגים מערכת פוטונית עם ביצועים גבוהים המנצלת אפקט מרובה של הפרעות קוונטיות כדי לייצר פוטונים ללא תשלום מסתבך, מנוון, לאחר הבחירה בקצב פליטה גבוה עם התפלגות פס רחב גדולה. הגישה שלנו משתמשת בתהליך הפרעה הפוך מרובה של הונג-או-מנדל כדי לייצר פוטונים סבוך קיטוב עם יעילות דור גבוה והפרדה אמינה של זוגות פוטון מנוונים למצבים אופטיים שונים ללא בחירה לאחר הבחירה. כדי להתחיל, להפעיל דיודה לייזר, ולהגדיר את הכוח לכמה מילי וואט.

נא צורם הולוגרפי בזווית של כ-45 מעלות ביחס למשטח הדיודה בלייזר, והתאם את הזווית עד שנראה כי עוצמת הקרן מוגדלת. לאחר מכן, זוג הלייזר לסיבים אופטיים שמירה על קיטוב. מכוונים את הסיבים למונה כוח, ומתאימים את בורגי המזוג כדי למקסם את עוצמת הפלט.

לכוון את הלייזר דרך מבודד שטח פנוי. לאחר מכן, מניחים צלחת חצי גל וצלחת רבע גל עבור אור 405 ננומטר בנתיב של הקרן. קבעו את זוויות הלוח להשגת מצב הקיטוב הרצוי של הקרן.

לאחר מכן, מניחים מראה דיכרוית במעבר קצר וקוביית מפצל קרן מקוטבת בנתיב הקרן. השתמש במראה רגילה כדי לכוון את הקרן המקוטבת המוחזרת במקביל לקרן המקוטבת p המשודרת. מניחים גביש ppKTP מסוג אפס על פלטפורמה מבוקרת טמפרטורה, המותקנת בנתיב הקרן.

כוונן את הרציף עד שהקורות המפוצלים יעברו דרך הגביש. לאחר מכן, התאימו את מפצל הקרן ואת המראות עד שהקורות המקוטבות הן s והן הקורות המקוטבות יהיה מקביל לכמה מטרים. השתמש הן בלייזר משאבת 405 ננומטר והן בלייזר ייחוס של 810 ננומטר להתאמה זו.

לאחר מכן, הר צלחת חצי גל דו-גל משני צדי גביש ppKTP, בניצב לאור האירוע. צלחת חצי הגלים בין מפצל הקרן לקריסטל נקבעה ל-22.5 מעלות והצלחת השנייה ל-45 מעלות מראש. לאחר מכן, מניחים רטרו-פלקסטור בסוף ההתקנה כדי לכוון את הקורות שהוסבו למטה בחזרה דרך גביש ppKTP וצלחת חצי הגלים של 22.5 מעלות.

מקם את צלחת חצי הגלים ב-45 מעלות כך שרק הקרן הנכנסת שתשתקף ממפצל הקרן והקרן היוצאת מהצד השני יעברו דרכה. ודא ששתי הקורות היוצאות מופנות למפצל הקרן כדי ליצור את קרני הפוטון בכיוון השעון ונגד כיוון השעון. מקם את פרופילי קרן המצלמה CCD בתוך השורה עם קרני פוטון פלט.

כוונן את המראות ואת ה- retroreflector כך שזוגות הקרן בכיוון השעון ונגד כיוון השעון יהיה באותם מצבים מרחביים. לאחר מכן, הר עדשת מיקוד של 300 מ"מ בין לוחית רבע הגלים למראה הדיקורית. מקם את העדשה כך שהרכז של קרן הלייזר של המשאבה יהיה סביב מיקום הדור של ההמרה השנייה של פוטון כלפי מטה בגביש ppKTP.

הסר את פרופילי הקרן והצב לוחית רבע גל, מקוטב רשת תיל ומסנן הפרעות בנתיב של כל קרן פלט. זוג הקורות סיבים multimode עם עדשת קולימטור. מניחים עדשת מיקוד של 300 מ"מ לפני כל לוחית רבע גל, וממקדים את קרני הפלט על הקולימטורים.

לאחר מכן, חבר את הסיבים הרב-מודיום למודולים של ספירת פוטון יחיד המשתמשים בפוטודיודות מפולת סיליקון. לאחר ההתקנה הורכבה במלואה, לכבות את לייזר הייחוס, לחבר מחדש את לייזר דיודה. כבה את אורות החדר ואל תכלול את כל האור החיצוני.

לאחר מכן, הפעל את מודולי הספירה וספיר את הפוטונים המומרים כלפי מטה. לאחר מכן, התאימו את הטמפרטורה של גביש ה- ppKTP ואת זווית ההטיה של צלחת חצי הגלים של 45 מעלות כדי לשפר את קצב הספירה של הפוטונים המומרים כלפי מטה. חזור על המידות וההתאמות עד להגדלת קצב הספירה.

לפני המדידה, קבעו את זוויות לוחות הגלים והקיטובים של רבע הגלים עבור קרני הפלט כדי להשיג את בסיס הקיטוב הרצוי למדידה. לאחר מכן, חבר את מודול ספירת הפוטונים הבודדים של קרן הפלט המשתקפת מהמראה הדיקורית לקלט אות ההתחלה של ממיר זמן משרעת. חבר את הקרן האחרת לקלט אות העצור באמצעות קו השהיה חשמלי.

הגדר את זמן ההשהיה ל- 50 ננו-שניות ואת טווח הזמן המוצג ל- 100 ננו-שניות. פתח את תוכנת המכשיר, הגדר את זמן המדידה ל- 30 שניות והתחל את המדידה. כאשר המדידה מסתיימת, רשום את התפלגות גובה הדופק.

חזור על המדידה עם מספר שילובי בסיס קיטוב, וזהה חלון זמן צירוף מקרים בהתבסס על הרזולוציה הזמנית של מודולי הספירה. עבור כל מדידה, לשלב את האזור מתחת לשיא בתוך חלון הזמן צירוף מקרים כדי להעריך את ספירת צירוף המקרים. חשב את הפרמטרים Fidelity ו- Bell כדי לאשר שהמערכת יוצרת פוטונים סבוך קיטוב.

ניתוח של מדידות זיהוי צירופי מקרים משישה שילובים של בסיסי קיטוב אישר כי המערכת יכולה ליצור ולזהות פוטונים סבוך קיטוב. נאמנות ההסתבכויות הייתה 0.85, וחרגה ממגבלת המתאם המקומי הקלאסי של 0.5. המתאמים מבסיסי הקיטוב חרגו כולם ממגבלת הפרמטרים הקלאסיים של שניים, תוך הפרת אי השוויון בבל.

השיטה שלנו מאפשרת הפרדה חופשית לאחר הבחירה של זוגות פוטון מנוונים למצבים אופטיים שונים האופייניים להמרת מטה פרמטרית מסוג 2 ספונטנית, תוך שמירה על רוחב הפס הגדול והיעילות הגבוהה של סוג אפס פרמטרי למטה המרה. שיטה זו של שימוש בתהליכי הפרעה קוונטיים מרובים שימושית גם ליישום פוטונים סבוך באמצעות פליטה מגורה של המרה פרמטרית ספונטנית למטה. בשל הפשטות של התוכנית שלנו, אנו יכולים לשפר עוד יותר את יעילות ייצור הפוטון הסתבך קיטוב על ידי שינוי שאיבת לייזר הדופק ומבני מדריך גל גבישים לא ליניאריים.

אנחנו יכולים גם ליצור פוטונים בלהקה אורכי גל אורגניות על ידי שינוי תקופת poling של הגביש. הטכניקה שלנו משפרת את קצב הייצור הכולל של זוג פוטון ליחידת כוח משאבה על ידי שניים עד שלושה סדרי גודל, בשל רוחב הפס הגדול של סוג אפס ספונטני פרמטרית למטה המרה. רוחב פס גדול של זוגות פוטון מתואמים נותן זמן צירוף מקרים קצר מאוד, אשר משך תשומת לב רבה לשימוש טומוגרפיה קוהרנטיות אופטית קוונטית וביישומים רבים אחרים.