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[2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019年6月23日-27日）] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 一种用于42.66 GHz重复频率超快纠缠产生的皮秒脉冲激光器
摘要： 纠缠光子源是大多数量子信息应用（从量子通信系统到量子模拟器和全光子量子计算机）的关键元件。目前，自发参量下转换（SPDC）技术仍是最常用的产生此类光子纠缠的方法，该技术需要泵浦激光器和非线性介质。为提高上述应用的传输速率或门操作速度，需要泵浦激光器具备高时钟频率。此外，光子量子处理算法不仅要求光子具有高纠缠可见度，还需具备高光谱不可区分性和纯度。这可通过窄带光谱滤波实现（但会牺牲速率），或通过选择合适的泵浦脉冲宽度（通常为皮秒量级）达成。虽然已有研究尝试通过增加多空间路径来提升传统飞秒激光器的速率[1]，但该方法无法突破GHz重复频率限制。因此，研发具有极高重复频率、皮秒脉冲宽度及足够能量驱动微弱SPDC过程的泵浦激光器成为关键。 本文报道了一种紧凑型高速皮秒泵浦激光系统的实现方案，其纠缠光子对产生重复频率可达42.66 GHz。该纠缠光子源能在此高频下稳定运行，实际仅受探测器抖动限制。通过匹配PDC晶体长度与泵浦激光脉冲宽度[2]（无需窄带滤波），我们获得了具有最小光谱关联的高纯度偏振纠缠光子对。 该泵浦激光器采用单片集成锁模DBR激光器，发射固定42.66 GHz重复频率、1554 nm波长、1.8 ps脉宽的脉冲。如图1所示，由同一控制器驱动的强度调制器构成的脉冲选择器可调节实验用重复频率。经系列光学放大器将激光脉冲功率提升至25 dBm后，通过二次谐波产生?？樽晃屎螾DC过程的波长，最终输出777 nm泵浦脉冲。 我们的纠缠源基于萨格纳克干涉仪，其中ppKTP晶体受两个相向脉冲激光束泵浦。产生的1554 nm光子对经偏振分束器分离至不同空间模式，由光纤收集并用InGaAs探测器（10%效率）检测。纠缠偏振态实验分析显示平均可见度达0.95±0.01，对应CHSH参数S=2.685，与理论计算高度吻合?；贖ong-Ou-Mandel效应的双光子干涉也呈现出高纯度特性。
关键词： ppKTP晶体、量子信息应用、高时钟速率、萨尼亚克干涉仪、铟镓砷探测器、纠缠光子源、皮秒泵浦激光器、光谱纯度、自发参量下转换
更新于2025-09-11 14:15:04
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[IEEE 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）- 基于嵌入式纳米光栅的紧凑型飞秒激光直写集成波片
摘要： 飞秒激光直写（FLDW）是一种在玻璃芯片中制备集成光路的成熟快速成型技术。这类光路利用光子态作为量子比特，已用于展示多种量子信息应用。通过单光子传输信息时，通常需要充分利用光子所有可能的自由度以提升单光子信息承载量，其中光子偏振就是重要自由度之一。要利用该自由度，就需要能操控偏振的器件。此前已有研究在FLDW光路中实现了多种光子偏振操控方法，部分已应用于量子信息领域。本研究提出一种利用嵌入式纳米光栅作为波片的新颖偏振控制方法——这些具有高双折射特性的自组装结构因其约Δn=10^-3的较高形态双折射率，可作为紧凑型波片助力集成光路进一步微型化。通过调节刻写过程中的激光参数可改变光栅特性。我们在FLDW波导中集成了多种纳米光栅波片，并采用交叉偏振片双折射测量法验证了其作为不同延迟量和光轴取向波片的功能。基于特定写入几何结构，可实现对光轴方向的完全控制。这些结构厚度约为数百微米，而传统FLDW光路偏振控制方案所需结构尺寸在毫米至厘米量级，且部分方案存在光轴取向限制。我们的波片既适用于经典应用，也可作为单量子比特门（后续将展示），目前已制备出可作为Hadamard门、泡利-X门、泡利-Z门及π/8门的波片结构，并将探讨其光纤兼容性。
关键词： 集成光路、偏振控制、量子信息应用、波片、纳米光栅、飞秒激光直写
更新于2025-09-11 14:15:04