研究目的
利用充气体芯光子晶体光纤研究光子对光谱关联从可分离态到光谱纠缠态的控制。
研究成果
该研究展示了一种多功能光子对源，既能产生光谱纠缠态，也能产生可分离态，为量子技术应用及光谱-时间模式编码铺平了道路。
研究不足
该研究受限于HCPCF的特定属性以及可用于控制光子对态的调节参数。
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[2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 2019.6.23-2019.6.27] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 可控光子对光谱关联
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[2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 2019.6.23-2019.6.27] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 可控光子对光谱关联
DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8873257
出版年份：2019
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
光子对态（无论具有光谱关联还是可分离）在量子技术应用中都极具价值。例如，前者用于提升量子密钥分发的安全性，后者则是符合计数单光子源的核心基础。研究表明，联合光谱振幅函数（JSA）的形态能准确描述光谱关联程度，该函数主要取决于泵浦光、信号光与闲频光在源介质中的相对群速度关系[1]。本文报道了一种可将光子对态从可分离调控至光谱纠缠的源装置，该装置基于充气质子气体空芯光子晶体光纤（HCPCF）中的四波混频非线性效应。其具备三大特性：(1) 采用惰性气体并确保与空芯内二氧化硅极小重叠，实现无拉曼散射产生[2]；(2) 高效非线性介质；(3) 通过光纤微结构设计与气压调控实现相位匹配条件的高度灵活性。实验采用充氙气的抑制耦合型HCPCF（图1a），工作波长适配符合计数单光子源需求——闲频位于通信波段（~1545 nm），信号波长处于原子跃迁与硅基单光子探测器适用范围（~778 nm）。更关键的是，该介质的多波段色散特性（图1b）可定制任意紫外至红外波段的相位/群速度关系[3]。我们通过实验实现了对光子光谱关联的主动调控，可在同一装置中获取光谱纠缠态与可分离态（图1c示例）。具体而言，通过调节气压、泵浦光谱半高宽、光谱啁啾及泵浦包络等参数，测得了包括特殊构型在内的多种联合光谱强度分布（JSI）。这种多功能光子对源既能满足可分离态（符合计数单光子）应用需求，也可产生关联态（光谱纠缠），为时空模式编码研究奠定基础[4]。此外，该光子对态的产生频率范围实现了前所未有的数十THz可调谐性。我们将展示完整的理论与实验结果，论证该平台产生可控光谱特性光子对的完备能力。
作者：
M. Cordier，B. Debord，F. Gér?me，P. Delaye，F. Benabid，I. Zaquine
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