[发明专利]一种花形空气洞超构材料及其纠缠光子对产生系统

权利要求书

1.一种花形空气洞超构材料，其特征在于，该花形空气洞超构材料为零折射率超构材料，包括沿光传播方向设置的光波导以及位于该光波导两侧的光子带隙结构；所述光波导与光子带隙结构高度相等；所述光波导为直线型光波导或弯曲型光波导，在所述光波导中产生四波混频效应；所述光波导包括多个相同的沿入射光方向排布且相接触的第一介质单元，在各第一介质单元内的中心处均分别开设具有对称性的花形空气洞；所述光子带隙结构包括多个相同的沿与光传播方向平行和垂直排布且相接触的第二介质单元，在各第二介质单元内的中心处均分别设有圆形空气洞，所述光子带隙结构用于抑制面内辐射损耗；

所述光波导内各第一介质单元的边长和花形空气洞的半径满足在能带结构中出现四极子模式和六极子模式的简并而形成的狄拉克锥色散；所述光子带隙结构内各第二介质单元的边长和圆形空气洞的半径满足使得四极子模式和六极子模式之间的带隙尽可能大以阻止光波的传播；对各介质单元的高度无限制。

2.根据权利要求1所述的花形空气洞超构材料，其特征在于，所述花形空气洞超构材料内各介质单元均为正方形。

3.根据权利要求1所述的花形空气洞超构材料，其特征在于，所述光波导的横截面为单周期结构。

4.根据权利要求1所述的花形空气洞超构材料，其特征在于，所述弯曲型光波导在弯曲处的长度至少为四个所述第一介质单元的总长度。

5.根据权利要求1所述的花形空气洞超构材料，其特征在于，所述弯曲型光波导具有1个180°的弯折。

6.根据权利要求1所述的花形空气洞超构材料，其特征在于，所述光波导内的第一介质单元选用硅、锗、氧化铝、硫化镉、金刚石、砷化镓、氟化锂、二氧化钛或硒化锌制成的晶体；第二介质单元选用和第一介质单元相同材料制成的晶体。

7.一种根据权利要求1～6中任意一项所述花形空气洞超构材料构成的纠缠光子对产生系统，其特征在于，包括：

所述花形空气洞超构材料；

第一窄带连续可调谐激光器和第二窄带连续可调谐激光器，分别用于产生不同波长的泵浦光；

第一偏振控制器和第二偏振控制器，分别与所述第一窄带连续可调谐激光器和第二窄带连续可调谐激光器相连，用于将相应波长的泵浦光调节到所述花形空气洞超构材料所对应的偏振态；

分束器，同时与所述第一偏振控制器和第二偏振控制器的输出端相连，用于将两束泵浦光合并后输出；

与所述分束器输出端依次相连的光放大器和陷波滤波器，分别用于将所述分束器输出的泵浦光放大，和抑制产生纠缠光子对波段的放大自发辐射噪声；所述陷波滤波器的出射光路一侧设置所述花形空气洞超构材料，用于通过自发四波混频产生纠缠光子对；

位于所述花形空气洞超构材料出射光路一侧依次相连的带通滤波器、阵列波导光栅、单光子探测器和时间间隔分析仪；其中，所述带通滤波器用于滤除经所述花形空气洞超构材料出射光中的部分泵浦光；所述阵列波导光栅用于将产生的纠缠光子对与另一部分泵浦光分隔；所述阵列波导光栅用于将产生的纠缠光子对与另一部分泵浦光分隔；所述单光子探测器与时间间隔分析仪相连接来测量光子对符合计数率。