[实用新型]紧凑型单晶体薄腔和运用该薄腔的纠缠光子源系统

说明书

本实用新型涉及激光技术、非线性光物理技术、量子光学和量子通信技术领域，尤其涉及紧凑型单晶体薄腔和运用该薄腔的纠缠光子源系统，所述紧凑型单晶体薄腔的自由光谱程FSR和线宽Δυ分别满足一下公式：和该实用新型采用很薄的非线性晶体单腔结构，具有体积小操控简单，并且通过选取合适的腔长l和镀膜参数，其中镀膜参数来调节透过率T，只需要满足公式(2)即可自由的设计所需要的光子线宽。并且由于紧凑型单晶体薄腔的共振作用，产生的光子的谱亮度相对于单次通过时的谱亮度被极大的增强，理论计算表面，通过紧凑型单晶体薄腔产生的光子对的谱亮度相对于单次通过时的普亮度的增强因子正比于紧凑型单晶体薄腔的细度的平方(F²)。

技术领域

本实用新型涉及激光技术、非线性光物理技术、量子光学和量子通信技术领域，尤其涉及一种紧凑型单晶体薄腔和运用该薄腔的纠缠光子源系统。

背景技术

量子纠缠源是研究量子信息技术的基石，高亮度小型化和高纠缠度的量子光源将为量子通信、计算和测量相关研究带来极大的便利。远距离的光纤通信需要传输的光子波长位于光纤的通信窗口内，此外传输的光子线宽需要较窄，从而有效的避免光纤色散对光子脉冲的展宽影响。另一方面，远距离的量子通信需要用到量子中继器，量子中继的核心是量子存储器，量子存储器的有效光子线宽在GHz以内，因此窄线宽高亮度的光子对是实现远距离量子通信必不可少的关键部件。传统的基于腔内自发参量下转换的窄线宽光子对具有体积大，系统复杂度高，并且需要额外的谐振腔才能得到窄线宽的光子对，这样庞大的光子产生系统无法满足未来对于小型化高度集成的量子控制系统的要求。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中的不足，为此，本实用新型提供紧凑型单晶体薄腔和运用该薄腔的纠缠光子源系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

紧凑型单晶体薄腔包括腔体和设置在腔体内的单晶体，所述紧凑型单晶体薄腔的自由光谱程FSR和线宽Δυ分别满足一下公式：

其中l为紧凑型单晶体薄腔的腔长，n_y和n_z分别表示晶体在y轴和z轴上的折射率，其中F_a＝2π/γ_a(a＝y,z)，γ_y和γ_z表示光子在腔内y轴和z轴的耗散，其中γ_a由输出端面镀膜的透过率T和腔内内部吸收耗散组成，在通信波段晶体的吸收损耗可以忽略，因此可以得到γ_a＝T_a，c为光速，常数。

进一步地，紧凑型单晶体薄腔输出经过偏振分束器分成垂直偏振光子和水平偏振光子，设定垂直偏振光子为信号光子，水平偏振光子为闲频光子，垂直偏振光子和水平偏振光子的簇频率间隔定义为：

晶体的自发辐射带宽由相位匹配函数决定，即设定相位匹配函数为：

sin c²(Δkl/2) (4)

假设相位匹配函数的半高全宽为ΔΩ，紧凑型单晶体薄腔满足：

ΔΩ_c＞ΔΩ (5)