[发明专利]全光纤窄带宽单光子源

摘要

全光纤窄带宽单光子源。包括：光纤激光器、带通滤波器、零色散位移光纤或微结构光纤、光纤偏振控制器FPC、光纤偏振分束器FPBS、滤波器、单光子探测器、单光子输出端。本发明的关键在于采用带宽为大约为1纳米的传输极限的泵浦脉冲，在于使信号光和闲置光波段的滤波器的频谱和泵浦光的相匹配，使得带宽小于1纳米的单光子光源的宣布效率大约为0.8。而且由于本发明所提出的系统可以采用重复频率大于40GHz的脉冲激光器做为泵浦源，因此所产生单光子的重复频率可大于3GHz。该单光子源全部由光纤器件构成，为开关式的可集成光量子器件，可广泛应用于量子密钥分配，量子逻辑门及量子纠缠态的实现等量子信息处理中。全部器件可集成在一个3U的标准机盒中。

主权项

1、一种全光纤窄带宽单光子源，其特征是该装置依次包括：1)光纤激光器：用于产生高重复频率、传输极限的激光脉冲；2)带通滤波器：消除泵浦激光中所包含的波长在ωs和ωi波段的光子；3)零色散位移光纤或微结构光纤：用于产生量子关联的孪生光子对；两个中心频率为ωp的泵浦光子通过零色散位移光纤或微结构光纤的自发四波混频过程同时散射为频率分别为ωs和ωi的信号光与闲置光孪生光子对，其中2ωp＝ωs+ωi，这个参量过程满足能量守恒和动量守恒条件；4)光纤偏振控制器FPC：用于调整量子关联光子对的偏振方向，使得光子对可通过偏振分束器； 5)光纤偏振分束器FPBS：用于选择量子关联光子对的偏振，根据位相匹配条件，选择和泵浦光平行或垂直的光子对；6)滤波器：频谱和泵浦脉冲匹配的滤波器，用于有效地隔离泵浦光，提取波长位于所选择的信号光ωs和闲置光ωi波段的光子对，使得单光子探测器APD每探测到一个信号光光子ωs，即宣布闲置光孪生光子ωi的产生；7)单光子探测器：用于探测信号光通道的信号光子，每一个探测事件会产生一个相应的电脉冲，这个电脉冲可用于宣布其位于闲置光通道的孪生光子的存在；8)单光子输出端：由闲置光通道向外输出单光子。