Фотонная система для генерации безусловная поляризация-запутанные фотоны на основе нескольких квантовых помех

Мы представляем высокую производительность фотонной системы, которая использует несколько квантовых помех эффект для производства поляризации запутанной, дегенеративной, после выбора бесплатных фотонов с высоким уровнем выбросов с большим широкополосным распределением. Наш подход использует множественный обратный процесс помех Hong-Ou-Mandel для получения запутанных фотонов поляризации с эффективностью высокого поколения и надежным разделением дегенеративных фотон-пар на различные оптические режимы без пост-выбора. Для начала включите лазерный диод и установите мощность до нескольких милливатт.

Пожалуйста, голографическая решетка под углом около 45 градусов по отношению к поверхности лазерного диода, и настроить угол, пока интенсивность луча, как представляется, максимизируется. Далее, пара лазера поляризации поддержания оптического волокна. Навейте волокно на счетчик мощности и отрегулируйте винты парпера, чтобы максимизировать выходную мощность.

Навейте лазер через изолятор свободного пространства. Затем поместите полуволновую пластину и четвертьволновую пластину для 405-нанометрового света на траекторию луча. Установите углы пластины для достижения желаемого состояния поляризации пучка.

Далее поместите короткое дихроическое зеркало и поляризующий пучок-сплиттер куб на пути луча. Используйте обычное зеркало, чтобы направить отраженный s-поляризованный луч параллельно передаваемому р-поляризованный луч. Поместите кристалл типа ноль ppKTP на управляемой температурой платформе, установленной на пути балки.

Отрегулируйте платформу до тех пор, пока разделенные лучи не пройдут через кристалл. Затем отрегулируйте сплиттер луча и зеркала до тех пор, пока s-и p-поляризованные лучи не будут параллельны в течение нескольких метров. Для этой регулировки используйте как 405-нанометровый насосный лазер, так и 810-нанометровый эталонный лазер.

Затем смонтировать двухволновую полуволновую пластину по обе стороны от кристалла ppKTP, перпендикулярно свету инцидента. Полуволновая пластина между сплиттером луча и кристаллом была установлена на 22,5 градуса, а другая пластина на 45 градусов вперед. Затем поместите ретрорефлектор в конце установки, чтобы направить вниз преобразованные лучи обратно через кристалл ppKTP и 22,5-градусную полуволновую пластину.

Распоитите 45-градусную полуволновую пластину так, чтобы через нее проходит только входящий луч, отраженный от сплиттера луча, и исходящий луч с другой стороны. Убедитесь, что оба исходящих луча направлены в сплиттер пучка для генерации фотонных лучей по часовой стрелке и против часовой стрелки. Поместите профилеры камеры CCD в ряд с выходными фотон-лучами.

Отрегулируйте зеркала и ретрорефлектор так, чтобы пары лучей по часовой стрелке и против часовой стрелки были в одинаковых пространственных режимах. Затем смонтировать 300-миллиметровый фокусный объектив между четвертьволновой пластиной и дихроическим зеркалом. Распоить объектив так, чтобы координационный центр насосного лазерного луча был вокруг положения генерации второго фотона вниз-преобразования в кристалле ppKTP.

Удалите профилеры луча и поместите четвертьволновую пластину, поляризатор проволочной сетки и фильтр помех на пути каждого выходного луча. Пара лучей мультимодных волокон с коллиматором объектива. Поместите 300-миллиметровый фокус-объектив перед каждой четвертьволновой пластиной и сосредоточьте выходные лучи на коллиматорах.

Затем подключите мультимодные волокна к однокотонных модулям подсчета, которые используют кремниевые лавинные фотодиоды. После того, как установка была полностью собрана, выключите эталонный лазер и подключите диодный лазер. Выключите свет комнаты и исключите весь внешний свет.

Затем включите модули подсчета и подсчитайте фотоны, преобразованные вниз. Затем отрегулируйте температуру кристалла ppKTP и угол наклона 45-градусной полуволновой пластины, чтобы улучшить скорость подсчета вниз преобразованных фотонов. Повторите измерения и корректировки до тех пор, пока скорость подсчета не будет максимальной.

Перед измерением установите углы четвертьволновых пластин и поляризаторов для выходных лучей для достижения желаемой базы поляризации для измерения. Затем подключите однокотонный модуль подсчета выходных лучей, отраженный от дихроического зеркала, к входу в стартовый сигнал преобразователь времени до амплитуды. Подключите другой луч к входу стоп-сигнала через электрическую линию задержки.

Установите время задержки до 50 наносекунд и отображенный диапазон времени до 100 наносекунд. Откройте программное обеспечение прибора, установите время измерения до 30 секунд и начните измерение. Когда измерение завершится, завести распределение высоты импульса.

Повторите измерение с помощью нескольких комбинаций баз поляризации и определите временное окно совпадения на основе временного разрешения модулей подсчета. Для каждого измерения интегрируйте область под пик в окне времени совпадения, чтобы оценить количество совпадений. Рассчитайте параметры верности и колокола, чтобы подтвердить, что система генерирует запутавшись в поляризации фотоны.

Анализ измерений обнаружения совпадений из шести комбинаций баз поляризации подтвердил, что система может генерировать и обнаруживать запутавшись в поляризации фотоны. Точность запутывания составила 0,85, превысив классический локальный предел корреляции 0,5. Корреляции от оснований поляризации все превысили классический предел параметра два, нарушая неравенство Колокола.

Наш метод позволяет после выбора свободное разделение дегенеративных фотоновых пар на различные оптические режимы, характерные для типа два спонтанных параметрических вниз-конверсии, сохраняя при этом большую пропускную способность и высокую эффективность типа ноль спонтанного параметрического вниз-конверсии. Этот метод использования нескольких процессов квантовой интерференции также полезен для применения запутанных фотонов через стимулируемое излучение спонтанного параметрического преобразования вниз. Благодаря простоте нашей схемы, мы можем еще больше улучшить поляризацию запутанной эффективности генерации фотона путем изменения импульсной лазерной накачки и волновых направляющих структур в нелинейных кристаллах.

Мы также можем генерировать фотоны в теоретикической полосе длин волн, изменяя период полирования кристалла. Наша техника улучшает общую скорость производства фотонной пары на единицу мощности насоса на два-три порядка величины, благодаря большой пропускной способности типа ноль спонтанной параметрической вниз-конверсии. Большая пропускная способность коррелированных фотон пар дает очень короткое время совпадения, которое привлекло значительное внимание для использования в квантовой оптической сотысячей томографии и во многих других приложениях.