[发明专利]一种纠缠源的高精度温度锁定装置及其锁定方法

说明书

本发明涉及一种纠缠源的高精度温度锁定装置及其锁定方法。本发明主要是解决现有纠缠源温度控制仪存在着控制精度低、反应速率慢和不能长时间稳定输出的技术问题。本发明的技术方案是：一种纠缠源的高精度温度锁定装置，包括主光路、PDH稳频模块和控温模块，其中：它还包括误差信号产生单元、温度反馈回路模块和声光调制器，所述误差信号产生单元与温度反馈回路模块连接；所述温度反馈回路模块与声光调制器连接。锁定方法包括如下步骤：(1)对光学参量放大器腔内非线性晶体进行初步控温；(2)误差信号产生单元将光学参量放大器腔的反射光转换成控温误差信号；(3)误差信号进入温度反馈回路模块输出控制电压信号对腔内非线性晶体温度进行调节和锁定。

技术领域

本发明涉及一种纠缠源的高精度温度锁定装置及其锁定方法，它属于量子信息和激光技术领域。

背景技术

纠缠态作为量子信息科学中重要的资源，被广泛应用到量子离物传态、量子计算和量子密钥分发等领域。长时间稳定纠缠源的产生是量子信息学科技术实用化的必要前提。

目前实验室中纠缠态的产生技术已经很成熟，各种类型的纠缠源陆续被产生，但是却鲜有商用纠缠源的相关报道，这是由于周边环境，尤其是温度的影响使得纠缠态不能长时间稳定输出，阻止了其实用化，商业化。因此需要一个不依赖于环境变化，更高精度的温度锁定装置，来保证纠缠源的长期稳定输出。对于二类光学参量放大器，只有在某个特定的温度点下，两个偏振才能同时精确共振。而由于系统的运行状态及周边环境的变化，温度点偏离最佳温度点，使得两偏振光不再精确共振，纠缠态不能长时间稳定输出，纠缠度降低。实验上一般采用温度控制仪来进行控温，但是温度控制仪只能设定一个温度点，不能实时根据腔内情况，跟随最佳温度点，需要实时的去改变设定温度点，且温度点的调节需要手动调节，反应速率慢，并且目前市面上的温度控制仪的精度较低，只有0.01℃到0.001℃，不具备易操作性，高精度以及稳定性，制约了量子纠缠源从实验室向商用产品的转化。

发明内容

本发明的目的是解决现有纠缠源温度控制仪存在着控制精度低、反应速率慢和不能长时间稳定输出的技术问题，提供一种长时间稳定、反应速率块和控制精度高的纠缠源的高精度温度锁定装置及其锁定方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种纠缠源的高精度温度锁定装置，包括能输出波长1080nm红外光与540nm绿光的激光器、含二类光学参量放大器1的主光路、PDH稳频模块2和控温模块3，其中：还包括误差信号产生单元4、温度反馈回路模块5和声光调制器6，所述误差信号产生单元4与温度反馈回路模块5连接，将二类光学参量放大器1因周边环境温度变化引起腔长变化的误差信号提取出传输给温度反馈回路模块5；所述温度反馈回路模块5与声光调制器6连接，温度反馈回路模块5将误差信号转变为输出控制电压信号加载到声光调制器6上，用来对激光器输出的绿光中的其中一束进行移频操作及光强调制。

所述误差信号产生单元4包括λ/4波片42、偏振分束棱镜43、两个直流探测器44、45和直流加减法器46，λ/4波片42设在偏振分束棱镜43的前面，且旋转45°，两个直流探测器44、45设在偏振分束棱镜43的两个输出端口，第一个直流探测器44的信号输出端与直流加减法器46负极连接，第二个直流探测器45的信号输出端与直流加减法器46正极连接。

所述温度反馈回路模块5包括PID控制单元51和压控振荡器52，PID控制单元51的信号输出端与压控振荡器52的信号输入端连接，压控振荡器52的信号输出端与声光调制器6的信号输入端连接。

一种使用上述的纠缠源的高精度温度锁定装置的锁定方法，其包括如下步骤：

(1)通过控温模块3对光学参量放大器1腔内非线性晶体13进行初步控温，使得信号光与闲置光接近共振，接近重合时，采用PDH稳频模块2实现单个偏振光的共振；