[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 利用啁啾PPSLT脊形波导实现高效超宽带纠缠光子对产生

摘要： 一些最具前景的量子应用（如具有色散消除功能的高分辨率量子光学相干断层扫描技术以及量子密钥分发）都需要频率纠缠。因此，频率纠缠光源对实现诸多量子光学应用至关重要。迄今为止，产生纠缠光子对最突出的方法是在非线性晶体中进行自发参量下转换（SPDC）。近年来，采用啁啾准相位匹配（QPM）技术的周期性极化铌酸锂（PPSLT）被用作具有大带宽的纠缠光子源。然而，提高整体系统效率仍具挑战性。一种切实可行的方法是提升纠缠源的产生效率，我们利用0型PPSLT，通过采用啁啾QPM技术与脊形波导结构，开发出一种能高效产生频率纠缠光子对的源。实验中，我们使用了啁啾率为0%、3%和6.7%的10毫米长波导。将405纳米连续泵浦光耦合进波导后，我们将共线发射的光子馈入单模光纤，随后通过光谱仪观察其光谱。实验期间，所有波导的温度均设置为70.8°C（精度为0.1°C），以确保在多模波导中满足信号光、闲频光和泵浦光基模的简并相位匹配条件。如图1(a)所示，我们观察到0%啁啾波导（蓝点）发射出约20纳米带宽的类sinc函数光谱，此外，随着器件啁啾率的增加，我们还实现了光谱展宽。啁啾率为3%的器件测量结果显示出约240纳米带宽的光谱，而啁啾率为6.7%的器件产生的光谱带宽约为340纳米（橙点）。为准确评估共线发射光子的产生效率，我们使用50:50光纤分束器将其分离，因为信号光子和闲频光子共享相同的空间模式（脊形波导的基模），且在频率和偏振自由度上完全相同。图1(b)是采用啁啾率为3%的波导测量的功率依赖性结果，信号光和闲频光计数是从两个超导单光子探测器记录的事件计数率。我们估算产生效率为3.2×10?对/秒·微瓦。与之前使用啁啾块状QPM器件观测到的结果（2×103对/秒·微瓦）相比，该结果提高了约1000倍。