[实用新型]一种光子对源集成模块

说明书

本申请涉及一种光子对源集成模块，包括依次连接的激光器、偏振控制器、光学倍频组件、波分复用器和光子对源组件，激光器输出第一激光光束；偏振控制器调节激光光束的偏振态；光学倍频组件对激光光束进行倍频得到第二激光光束；波分复用器用于对第二激光光束进行滤波；光子对源组件使用经过滤波后的第二激光光束通过自发参量下转换过程得到光子对，解决了现有技术中光子对源输出亮度不够高、设备整体体积较大、成本较高、难以和光子对源集成的技术问题，达到了具有更高的输出光功率，有利于提高光子对源的光亮度的技术效果。

技术领域

本申请涉及量子光学和量子通信技术领域，尤其涉及一种光子对源集成模块。

背景技术

目前，具有纠缠特性的量子源是量子信息、量子计算、量子传感等技术中的核心组成部分，其中具有偏振纠缠特性的光子对源由于可以与当前成熟的光学偏振元件以及1.5μm波段光纤通信技术充分的兼容，在量子技术的实际工程应用中得到了十分广泛的关注和应用。

在现有技术中，通过偏硼酸钡(BBO)、周期极化铌酸锂(PPLN)、周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)等非线性光学晶体的自发参量下转换机制产生的光子对可实现偏振纠缠、时间-能量纠缠、角动量纠缠、位置-动量纠缠等多个维度的量子纠缠现象，其中光子对的偏振纠缠特性得到了最为广泛的研究和应用。

通过非线性光学晶体的自发参量下转换过程，波长在765nm～785nm的泵浦光源可以产生出波长在C波段(1530nm～1570nm)的光子对。在非线性光学作用过程中，所得到的光子对的数量，即光子对源的亮度，与泵浦光光源功率、非线性转换效率以及光波导损耗有着直接的关系，泵浦光光源功率越高、非线性转换效率越高、光波导损耗越低，则光子对数量越高、光子对源的亮度越高。

然而，在现有技术中，常常采用波长在765nm～785nm的半导体激光器作为光子对源的泵浦激光器，设备整体体积较大、成本较高、难以和光子对源集成、且输出光功率较低(约100mW)导致得到的光子对源的亮度不够高等问题，较大程度的限制了光子对源亮度的提高、小型化和集成化以及实际工程的应用。

实用新型内容

为了解决上述现有的光子对源输出亮度不够高、设备整体体积较大、成本较高、难以和光子对源集成的技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供一种光子对源集成模块，可以具有更高的输出光功率，有利于提高光子对源的光亮度。

第一方面，本申请提供了一种光子对源集成模块，包括：依次连接的激光器、偏振控制器、光学倍频组件、波分复用器和光子对源组件；

所述激光器用于输出第一激光光束；

所述偏振控制器用于调节所述第一激光光束的偏振态；

所述光学倍频组件用于对所述第一激光光束进行倍频得到第二激光光束；

所述波分复用器用于对所述第二激光光束进行滤波；

所述光子对源组件用于使用经过滤波后的所述第二激光光束通过自发参量下转换过程得到光子对。

可选的，所述光学倍频组件包括第一基底晶片、第一光波导、第一周期极化结构、第一光纤晶体载块、第一输入光纤、第一输出光纤和第一晶片温控台；

所述第一基底晶片固定放置在所述第一晶片温控台上；

所述第一光波导形成于所述第一基底晶片的表面；

所述第一周期极化结构布设在所述第一基底晶片表面，并沿所述第一光波导的光波传输方向排列；

所述第一光波导包括第一条形光波导和第一锥形光波导；

所述第一输入光纤经由一个所述第一光纤晶体载块与所述第一条形光波导的输入端耦合连接；

所述第一条形光波导的输出端与所述第一锥形光波导的输入端连接；