[发明专利]一种增强关联光子对源性能的方法

说明书

本发明公开了一种增强关联光子对源性能的方法，包括以下步骤：计算由多对高低折射率材料构成的DBR在1/4泵浦波长λ_p厚度下的反射率谱；选择反射率谱中最大反射率在0.99附近的高低折射率材料对数N，作为最终设计波导端面的DBR中高低折射率材料的对数；改变DBR高折射率层厚度d1和低折射率层厚度d2，并计算含有N对高低折射率材料的DBR在不同厚度下的反射率谱；选择泵浦波长λ_p处反射率高于0.99、且关联光子对波长λ_s处反射率低于0.02的厚度；对于电泵浦关联光子对源，计算波导谐振腔内泵浦光功率和关联光子对产生率、与注入电流的关系曲线；对于光泵浦关联光子对源，对比不含有端面DBR的波导，分析DBR对波导产生的关联光子对数的影响。

技术领域

本发明涉及集成量子光学领域，尤其涉及一种增强关联光子对源性能的方法。

背景技术

关联光子对源是量子光学信息处理中的重要资源，目前在量子密钥分配、量子隐形传态、量子成像与量子存储等领域已经得到广泛应用。关联光子对有光泵浦和电泵浦两种产生机制：非线性晶体或波导、原子系统和光纤基四波混频是光泵浦产生关联光子对的常见方法，但这些方法均受限于大尺寸和低光子辐射率；近些年，电泵浦量子点利用双激子辐射产生关联光子对和电泵浦布拉格反射波利用自发参量下转换产生关联光子对成为了关联光子对源研究的热点，但这两种方法都存在光子对产生效率低的问题。

光学镀膜技术是利用多光束干涉的原理，在光学器件上镀一层(或多层)介质(或金属)薄膜的工艺过程。目前光学薄膜已经广泛应用到精密及光学仪器、显示器设备以及生活日常用品等方面，其中腔面镀膜技术是光学波导结构的一种常规制作工艺。以半导体激光器为例，由多层介质膜构成的分布布拉格反射器(DBR)是常见的腔面镀膜结构，这种结构能够进一步提高激光器的输出光功率，降低阈值电流，并有效保护其腔面。

目前，关联光子对源光子对产生效率低，直接影响了关联光子对源的应用，当务之急是建立一种增强关联光子对源性能的方法，利用腔面镀膜技术，在非线性材料中同时实现对非线性过程的泵浦光有高反射率、对产生的关联光子有高透射率，进而增强非线性过程，提高关联光子对的产生效率。

发明内容

本发明提供了一种增强关联光子对源性能的方法，本发明通过在波导端面设计DBR，增强关联光子对产生的非线性过程，提高关联光子对的产生效率，详见下文描述：

一种增强关联光子对源性能的方法，所述方法包括以下步骤：

计算由多对高低折射率材料构成的DBR在1/4泵浦波长λ_p厚度下的反射率谱；

选择反射率谱中最大反射率在0.99附近的高低折射率材料对数N，作为最终设计波导端面的DBR中高低折射率材料的对数；

改变DBR高折射率层厚度d1和低折射率层厚度d2，并计算含有N对高低折射率材料的DBR在不同厚度下的反射率谱；

选择泵浦波长λ_p处反射率高于0.99、且关联光子对波长λ_s处反射率低于0.02的厚度；

对于电泵浦关联光子对源，计算波导谐振腔内泵浦光功率和关联光子对产生率、与注入电流的关系曲线；对于光泵浦关联光子对源，对比不含有端面DBR的波导，分析DBR对波导产生的关联光子对数的影响。

其中，所述方法还包括：选择两种化学稳定性强、光学损耗小的材料作为端面DBR高低折射率层的材料。

进一步地，所述关系曲线具体为：

η_photon＝P_internal(1-R_photon)Flux