다중 양자 간섭을 기반으로 무조건 편광 얽힌 광자를 생성하기 위한 포토닉 시스템

다중 양자 간섭 효과를 활용하여 대형 광대역 분포를 통해 고공배출속도로 편광, 퇴화, 포스트 셀렉션 프리 광자를 생성하는 고성능 포토닉 시스템을 제공합니다. 우리의 접근 방식은 여러 역홍-우만델 간섭 프로세스를 사용하여 고세대 효율성과 퇴화 광자 쌍을 선택 후 없이 다른 광학 모드로 분리하는 양극화 얽힌 광자를 생성합니다. 시작하려면 레이저 다이오드를 켜고 전력을 몇 밀리와트로 설정합니다.

레이저 다이오드 표면에 대하여 약 45도 각도로 홀로그램 격자를 하고 빔 강도가 최대화될 때까지 각도를 조정하십시오. 다음으로 레이저를 편광 유지식 광섬유에 결합합니다. 파워 미터로 섬유를 직접 하고, 출력 전력을 최대화하기 위해 커플러 나사를 조정합니다.

자유 공간 이솔레이터를 통해 레이저를 직접 전달합니다. 그런 다음, 반파 플레이트와 405나노미터 광을 빔의 경로에 배치한다. 원하는 빔 편광 상태를 달성하기 위해 플레이트 각도를 설정합니다.

다음으로, 짧은 패스 이색 거울과 편광 빔 스플리터 큐브를 빔의 경로에 놓습니다. 일반 미러를 사용하여 반사된 편광 빔을 전달된 p-편광 빔과 평행하게 연출합니다. 빔의 경로에 장착된 온도 제어 플랫폼에 0형 ppKTP 크리스탈을 배치합니다.

분할 빔이 크리스탈을 통과할 때까지 플랫폼을 조정합니다. 그런 다음 s 및 p 편광 빔이 몇 미터 동안 평행할 때까지 빔 스플리터와 미러를 조정합니다. 이 조정을 위해 405 나노미터 펌프 레이저와 810 나노미터 기준 레이저를 모두 사용하십시오.

다음으로, 사건 광에 수직으로 ppKTP 결정의 양쪽에 이중 파 반파 플레이트를 장착합니다. 빔 스플리터와 크리스탈 사이의 하프 웨이브 플레이트는 22.5도, 다른 플레이트는 45도로 미리 설정되었습니다. 그런 다음, 셋업 끝에 레트로리플렉터를 배치하여 ppKTP 크리스탈과 22.5도 하프 웨이브 플레이트를 통해 다운 변환된 빔을 다시 지시한다.

45도 하프웨이브 플레이트를 배치하여 빔 스플리터에서 반사되는 인바운드 빔과 다른 쪽에서 아웃바운드 빔만 통과할 수 있도록 합니다. 두 아웃바운드 빔이 시계 방향및 반시계 방향 광자 빔을 생성하기 위해 빔 스플리터로 향하도록 합니다. 출력 광자 빔과 함께 CCD 카메라 빔 프로파일러를 인라인으로 배치합니다.

시계 방향 및 시계 반대 방향 빔 쌍이 동일한 공간 모드에 있도록 거울과 레트로 리플렉터를 조정합니다. 그런 다음 분기 파 판과 이질 거울 사이에 300mm 초점 렌즈를 장착합니다. 펌프 레이저 빔의 초점이 ppKTP 크리스탈에서 제2 광자 다운 변환의 생성 위치 주위에 있도록 렌즈를 배치합니다.

빔 프로파일러를 제거하고 분기 파 플레이트, 와이어 그리드 편광기 및 간섭 필터를 각 출력 빔의 경로에 배치합니다. 광선을 다중 모드 섬유에 콜리메이터 렌즈로 결합합니다. 각 분기 파 플레이트 앞에 300mm 초점 렌즈를 놓고 출력 빔을 콜리메이터에 집중합니다.

그런 다음 멀티 모드 섬유를 실리콘 눈사태 포토다이오드를 사용하는 단일 광자 계수 모듈에 연결합니다. 설치가 완전히 조립되면 참조 레이저를 끄고 다이오드 레이저를 다시 연결합니다. 방 조명을 끄고 모든 외부 표시등을 제외합니다.

그런 다음 계수 모듈을 켜고 다운 변환된 광자를 계산합니다. 이어서, ppKTP 결정의 온도와 45도 하프웨이브 플레이트의 기울기 각도를 조정하여 다운 변환된 광자의 개수를 개선한다. 카운트 속도가 최대화될 때까지 측정 및 조정을 반복합니다.

측정하기 전에 출력 빔에 대한 분기 파 플레이트 및 편광자의 각도를 설정하여 측정을 위해 원하는 편광 베이스를 달성합니다. 그런 다음, 디크로이크 미러에서 반사된 출력 빔의 단일 광자 계수 모듈을 시간-진폭 컨버터의 시작 신호 입력에 연결한다. 전기 지연 선을 통해 다른 빔을 정지 신호 입력에 연결합니다.

지연 시간을 50나노초로 설정하고 표시된 시간 범위를 100나노초로 설정합니다. 계측기 소프트웨어를 열고 측정 시간을 30초로 설정하고 측정을 시작합니다. 측정이 완료되면 펄스 높이 분포를 기록합니다.

여러 편광 기본 조합으로 측정을 반복하고 계수 모듈의 시간적 해상도에 따라 우연의 일치 시간 창을 식별합니다. 각 측정에 대해 우연의 일치 시간 창 내에서 피크 아래에 영역을 통합하여 일치 횟수를 추정합니다. 충실도 및 벨 매개변수를 계산하여 시스템이 편광에 얽힌 광자를 생성하고 있는지 확인합니다.

편광 기지의 6가지 조합으로부터 우연의 감지 측정을 분석한 결과, 시스템이 편광에 얽힌 광자를 생성하고 감지할 수 있음을 확인했습니다. 얽힘 충실도는 0.85로, 고전 적 상관 관계 한도인 0.5를 초과했습니다. 편광 기의 상관관계는 모두 벨 불평등을 위반하여 2개의 고전적인 매개 변수 제한을 초과했습니다.

당사의 방법을 통해 퇴화 광자 쌍을 유형-2 자발적 파라메트릭 다운 변환의 특징인 다양한 광학 모드로 분리하는 동시에 유형 제로 자발적 파라메트릭 다운 변환의 큰 대역폭과 높은 효율을 유지할 수 있습니다. 이러한 방법은 여러 양자 간섭 공정을 사용하는 것이 자발적인 파라메트릭 다운 변환의 자극방출을 통해 얽힌 광자를 적용하는 데도 유용하다. 우리의 계획의 단순성으로 인해, 우리는 더 비선형 결정에서 펄스 레이저 펌핑 및 파가이드 구조를 수정하여 편광 얽힌 광자 생성 효율을 향상시킬 수 있습니다.

우리는 또한 결정의 폴링 기간을 변경하여 이론파장 대역에서 광자를 생성할 수 있다. 당사의 기술은 유형 제로 자발적 파라메트릭 다운 변환의 큰 대역폭으로 인해 단위 펌프 전력당 총 광자 쌍의 생산 속도를 2~3배 향상시킵니다. 상관 관계가 있는 광자 쌍의 큰 대역폭은 매우 짧은 우연의 일치 시간을 제공하며, 이는 양자 광학 일관성 단층 촬영 및 기타 많은 응용 분야에서 사용하기 위해 상당한 관심을 끌었습니다.