[发明专利]一种利用周期极化铌酸锂薄膜波导的非简并极化纠缠源系统及其工作方法

权利要求书

1.一种利用周期极化铌酸锂薄膜波导的非简并极化纠缠源系统的工作方法，所述非简并极化纠缠源系统包括激光器、第一半波片、二色向镜、第一探测器、第二探测器、极化分束器、第二半波片、第一反射镜、第二反射镜、周期极化铌酸锂波导；

所述激光器、第一半波片、二色向镜、极化分束器、第二半波片、第二反射镜依次沿光路设置；所述二色向镜连接所述第一探测器；所述极化分束器连接所述第二探测器；所述极化分束器、第二半波片、第二反射镜、周期极化铌酸锂波导、第一反射镜依次首尾连接；

所述激光器用于产生波长为532nm激光，入射至所述周期极化铌酸锂波导；所述第一半波片用于将激光的水平极化状态变为水平极化与竖直极化叠加的状态；所述二色向镜用于分离激光与产生的下转换光；所述第一探测器、第二探测器用于探测产生的下转换光的信号；所述极化分束器用于将在同一光路上的不同极化方向的光分开；所述第二半波片用于将竖直极化的光变为水平极化的光；所述第一反射镜、第二反射镜用于改变光传播的方向；所述周期极化铌酸锂波导用于产生下转换光；其特征在于，包括步骤如下：

步骤(1)空间中电场竖直方向偏振的激光经过所述第一半波片后，在极化自由度上由竖直方向偏振变成了水平方向与竖直方向偏振的叠加状态的光子；

步骤(2)在极化自由度上水平方向与竖直方向偏振的叠加状态的光子经过所述二色向镜，所述二色向镜使波长为532nm的光透过，波长为810nm和1550nm的光反射至所述第一探测器；

步骤(3)波长为532nm的光经过所述极化分束器，产生顺时针方向水平极化的激光及逆时针方向竖直极化的激光；

顺时针方向水平极化的激光经过所述第二半波片偏转，正入射所述周期极化铌酸锂波导发生Type-II型的SPDC过程产生一对纠缠光子对：

|V_532nm→|V_810nm|H_1550nm，

|V_532nm是指532nm的竖直极化光子，|V_810nm是指810nm的竖直极化光子，|H_1550nm是指1550nm的水平极化光子；

纠缠光子对经过所述极化分束器后，状态为|V_1550nm的光子经过所述二色向镜反射后1路出射，状态为|H_810nm的光子2路出射；

1路是指依次经过极化分束器、第一反射镜、周期极化铌酸锂波导、第二反射镜、第二半波片、极化分束器、第二探测器形成的光路；

2路是指依次经过极化分束器、第二半波片、第二反射镜、周期极化铌酸锂波导、第一反射镜、极化分束器、二色向镜、第一探测器形成的光路；

逆时针方向竖直极化的激光正入射所述周期极化铌酸锂波导发生Type-II型的SPDC过程产生一对纠缠光子对：

|V_532nm→|V_810nm|H_1550nm；

纠缠光子对经过所述极化分束器后，状态为|H_1550nm的光子经二色向镜反射后1路出射，状态为|V_810nm的光子2路出射；

两个纠缠光子对在所述极化分束器上交叠发生干涉；得到了一个极化纠缠态：

|ψ是指得到的纠缠光子对的极化自由度上的状态，1、2分别是指出射光路1和出射光路2，|V₁是指出射光路1上的光子极化状态为竖直极化，|V₂是指出射光路2上的光子极化状态为竖直极化，|H₁是指为出射光路1上的光子极化状态为水平极化，|H₂是指出射光路2上的光子极化状态为水平极化。