Çoklu Kuantum Girişimine Dayalı Koşulsuz Polarizasyon-Dolaşık FotonLar Üretmek için Fotonik Sistem

Biz kutuplaşma-dolaşık, dejenere, seçim sonrası ücretsiz fotonlar büyük bir geniş bant dağılımı ile yüksek emisyon hızında üretmek için birden fazla kuantum girişim etkisi yararlanır yüksek performanslı fotonik sistem sıyoruz. Yaklaşımımız, polarizasyona dayalı fotonlar üretmek için çoklu ters Hong-Ou-Mandel girişim sürecini, yüksek nesil verimlilik ve dejenere foton çiftlerinin seçim sonrası seçim yapılmadan farklı optik modlara güvenilir bir şekilde ayrılması ile üretir. Başlamak için, bir lazer diyot açın ve birkaç miliwatt güç ayarlayın.

Lazer diyot yüzeyine göre yaklaşık 45 derecelik açıyla holografik ızgara yapın ve ışın yoğunluğu maksimize edilene kadar açıyı ayarlayın. Sonra, çift bir polarizasyon-optik fiber korumak için lazer. Fiberi bir güç sayacına yönlendirin ve çıkış gücünü en üst düzeye çıkarmak için beyit vidalarını ayarlayın.

Lazeri serbest uzay izolatöründen geçirin. Daha sonra, ışın yoluna 405 nanometrelik ışık için yarım dalga plakası ve çeyrek dalga plakası yerleştirin. İstenilen ışın polarizasyon durumuna ulaşmak için plaka açılarını ayarlayın.

Daha sonra, kısa geçişli bir dikroik ayna ve kirişin yoluna polarize edici bir ışın-ayırıcı küpü yerleştirin. Yansıyan s-polarize ışını, iletilen p-polarize ışına paralel olarak yönlendirmek için normal bir ayna kullanın. Işın yoluna monte edilmiş sıcaklık kontrollü bir platforma sıfır tipi bir ppKTP kristalyerleştirin.

Bölünmüş Kirişler kristalden geçene kadar platformu ayarlayın. Daha sonra, hem s-ve p-polarize kirişler birkaç metre paralel olana kadar Kiriş ayırıcı ve aynalar ayarlayın. Bu ayarlama için hem 405 nanometre pompa lazerini hem de 810 nanometrelik referans lazerini kullanın.

Daha sonra, ppKTP kristalinin her iki tarafına olay ışığına dik bir çift dalgalı yarım dalga plakası yerleştirin. Işın ayırıcı ile kristal arasındaki yarım dalga plakası 22.5 dereceye, diğer plaka ise 45 derece önceden ayarlanmış. Daha sonra, aşağı dönüştürülmüş Kirişleri ppKTP kristali ve 22,5 derecelik yarım dalga plakası üzerinden geri yönlendirmek için kurulumun sonuna bir retrorefletör yerleştirin.

45 derecelik yarım dalga plakasını yerleştirin, böylece sadece gelen ışın ayırıcıdan yansıyacak ve diğer taraftan giden Kiriş içinden geçecek. Saat yönünde ve saat yönünün tersine foton ışınları oluşturmak için her iki giden Kirişlerin de ışın ayırıcısına yönlendirildiklerinden emin olun. CCD kamera Kirişi profilleyicilerini çıkış foton ışınlarıyla hizaya yerleştirin.

Aynaları ve retroyansıtıcıyı saat yönünde ve saat yönünün tersine ışın çiftlerinin aynı uzamsal modlarda olması için ayarlayın. Daha sonra, çeyrek dalga plakası ve dikroik ayna arasına 300 milimetrelik bir odak lama merceği yerleştirin. Lensi, pompa lazer ışınının odak noktasının ppKTP kristalindeki ikinci foton aşağı dönüşümünün üretim konumu etrafında olacak şekilde yerleştirin.

Işın profilleyicilerini çıkarın ve çeyrek dalga plakası, bir tel ızgara polarizeleyicive her çıkış ışınının yoluna bir parazit filtresi yerleştirin. Bir kolimatör lens ile çok modlu lifleriçin kirişler çift. Her çeyrek dalga plakasının önüne 300 milimetrelik bir odak lama lensi yerleştirin ve çıkış demetlerini kolimatörlere odaklayın.

Daha sonra, silikon çığ fotodiyotlar kullanan tek foton sayma modülleri için çok modlu lifler bağlayın. Kurulum tamamen monte edildikten sonra, referans lazeri kapatın ve diyot lazerini yeniden bağlayın. Oda ışıklarını kapatın ve tüm dış ışığı hariç tinleyip.

Daha sonra, sayma modüllerini açın ve aşağı dönüştürülmüş fotonları sayar. Ardından, aşağı dönüştürülmüş fotonların sayım oranını artırmak için ppKTP kristalinin sıcaklığını ve 45 derecelik yarım dalga plakasının eğim açısını ayarlayın. Sayım oranı en üst düzeye çıkarılana kadar ölçümleri ve ayarlamaları tekrarlayın.

Ölçümden önce, ölçüm için istenilen polarizasyon tabanına ulaşmak için çıkış demetleri için çeyrek dalga plakalarının ve polarizatörlerin açılarını ayarlayın. Daha sonra, dichroic aynadan yansıyan çıkış ışınının tek foton sayma modülünü zaman-genlik dönüştürücüsünün başlangıç sinyali girişine bağlayın. Elektriksel bir gecikme hattı aracılığıyla diğer ışını durdurma sinyali girişine bağlayın.

Gecikme süresini 50 nanosaniye, görüntülenen süre aralığını 100 nanosaniye olarak ayarlayın. Cihaz yazılımını açın, ölçüm süresini 30 saniyeye ayarlayın ve ölçümü başlatın. Ölçüm bittiğinde, darbe yüksekliği dağılımını kaydedin.

Ölçümü birkaç polarizasyon baz kombinasyonuyla tekrarlayın ve sayma modüllerinin zamansal çözünürlüğüne göre bir tesadüf zaman penceresi tanımlayın. Her ölçüm için, tesadüf sayıları tahmin etmek için tesadüf zaman penceresi içinde zirve altında alanı entegre. Sistemin polarizasyona dayalı fotonlar ürettiğini doğrulamak için doğruluk ve Bell parametrelerini hesaplayın.

Polarizasyon bazlarının altı kombinasyonundan tesadüf algılama ölçümlerinin analizi, sistemin polarizasyona dolanmış fotonlar üretebileceğini ve tespit edebileceğini doğruladı. Dolaşıklık sadakati 0.85 idi ve klasik yerel korelasyon limitini 0.5'ti. Polarizasyon tabanlarından gelen korelasyonların hepsi klasik parametre limitini aşarak Çan eşitsizliğini ihlal etti.

Yöntemimiz, dejenere foton çiftlerinin tip-iki spontan parametrik aşağı dönüştürme özelliğine farklı optik modlara seçilmesi serbest çeşnisağlarken, tip sıfır spontan parametrik aşağı dönüştürmenin geniş bant genişliğini ve yüksek verimliliğini korur. Birden fazla kuantum girişim süreçleri kullanarak bu yöntem de spontan parametrik aşağı dönüşüm uyarılmış emisyon yoluyla dolaşmış fotonların uygulanması için yararlıdır. Şemanımızın basitliği sayesinde, darbe lazer pompalama ve doğrusal olmayan kristallerde dalga kılavuzu yapıları değiştirerek polarizasyon-dolaşık foton üretimi verimliliğini daha da artırabilir.

Ayrıca kristalin poling periyodunu değiştirerek teorik dalga boyları bandında fotonlar üretebiliriz. Tekniğimiz, tip sıfır spontan parametrik aşağı dönüştürmenin geniş bant genişliği sayesinde birim pompa gücü başına toplam foton çifti üretim oranını iki ila üç kadir olarak artırır. Korelasyon foton çiftleri geniş bir bant genişliği kuantum optik koherens tomografi ve diğer birçok uygulamada kullanılmak üzere önemli dikkat çekti çok kısa bir tesadüf zaman verir.