Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Time and Frequency Primary Standards, National Time Service Center, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710600, China
2 School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
We report an all-fiber telecom-band energy-time entangled biphoton source with all physical elements integrated into a compact cabinet. At a pump power of 800 µW, the photon pairs generation rate reaches 6.9 MHz with the coincidence-to-accidental ratio (CAR) better than 1150. The long-term stability of the biphoton source is characterized by measuring the Hong–Ou–Mandel interference visibility and CAR within a continuous operation period of more than 10 h. Benefiting from the advantages of compact size, light weight, and high stability, this device provides a convenient resource for various field turnkey quantum communication and metrology applications.
energy–time entanglement all-fiber biphoton source Hong–Ou–Mandel interference Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 032701
1 西安科技大学理学院, 陕西 西安 710054
2 中国科学院国家授时中心中国科学院时间频率基准重点实验室, 陕西 西安 710600
3 中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京 100049
准相位匹配有利于实现高效的自发参量下转换, 它由非线性晶体的极化周期和依赖于温度的折射率决定。为了确定特定波长处所需的晶体温度,需要测量相位匹配波长随晶体温度的变化关系。单色仪的传统测量方法具有测量精度较低且耗时长等缺点。提出了一种实验方法,该方法能快速准确测量纠缠光子相位匹配波长随晶体温度变化的关系。在信号和闲置光路中先后加入色散元件, 通过测量纠缠光子对到达时间关联峰值处的时间延迟随晶体温度的变化关系, 利用波长到时间的映射关系将其转化为波长随晶体温度的变化关系。给出了周期极化铌酸锂(PPLN)波导和周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体的实验测量结果,测量精度优于0.1 nm, 测量时间约为几分钟。测量精度受限于单光子探测器的抖动时间和色散元件色散量的大小。原则上,抖动时间越小,色散量越大,测量精度越高。最后讨论了Sellmeier方程计算的结果与实验结果存在差异的可能原因。所提方法可以用来校准相位匹配波长与晶体温度的关系及极化周期,并有望实现温度依赖的Sellmeier方程的修正或改进。
量子光学 纠缠光子 相位匹配波长 晶体温度 波长到时间映射
1 西安科技大学理学院, 陕西 西安 710054
2 中国科学院国家授时中心中国科学院时间频率基准重点实验室, 陕西 西安 710600
相位补偿是脉冲压缩和产生超短激光脉冲的关键技术之一。首先通过类比菲涅耳波带片在空间中的相位函数,理论上证明菲涅耳二元相位整形方案可以实现类似透镜的功能,可以在频域中引入负二次光谱相位(负色散)。然后利用所提方案补偿啁啾脉冲的色散,从而将其变为变换受限脉冲,使其脉宽压缩到变换受限的时间宽度。所提方案仅与二次相位有关,不依赖于光谱振幅,因此对具有对称性分布的各种脉冲形状均适用。最后给出常见的高斯脉冲与方波脉冲的数值计算结果,在理论上验证所提方案的正确性。所提方案为啁啾脉冲压缩提供一种新的思路和方法,并可以拓展到有关色散补偿的其他领域中。
超快光学 脉冲压缩 二元相位整形 菲涅耳波带片 负色散 相位补偿 激光与光电子学进展
2020, 57(19): 193201
1 中国科学院国家授时中心时间频率基准重点实验室, 陕西 西安 710600
2 中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京 100049
利用中心波长为815 nm的锁模飞秒激光的二次谐波抽运单共振同步抽运光学参量振荡器(SPOPO),实现了压缩真空态量子光频梳的产生。通过平衡零拍探测系统,测得0阶超模脉冲的压缩度为3 dB,实际压缩度为5.15 dB,理论模型得到的压缩度与实验结果吻合良好。理论分析了单共振SPOPO的输出耦合镜透过率、内腔损耗及探测装置效率对压缩度的影响,为优化量子光频梳的实验测量提供了指导。
量子光学 压缩态 同步抽运光学参量振荡器 量子光频梳 多模非经典光源 光学学报
2018, 38(10): 1027003
1 中国科学院国家授时中心时间频率基准重点实验室, 陕西 西安 710600
2 中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京 100049
通过引入自动扫描光栅单色仪, 实现了快速色散测量, 极大程度地降低了载波包络偏频慢漂对测量准确度的影响, 降低了测量复杂度, 提高了色散测量精度。以815 nm钛宝石锁模激光器作为光源, 以自建的八镜光学腔作为参考, 对厚度约为6.35 mm的熔融石英窗片的群延迟色散(GDD)进行了测量, 结果与Sellmeier方程给出的理论值相差1.2 fs2, 不准确度仅为0.5%。测得八镜光学腔在常温常压状态下的GDD为28.8 fs2, 比理论值低约12 fs2, 原因可归结为8片腔镜镀膜的不均匀性。
测量 光学腔 群延迟色散(GDD) 自动扫描光栅单色仪 载波包络偏频
1 中国科学院国家授时中心时间频率基准实验室， 陕西 西安 710600
2 中国科学院大学， 北京 100049
3 西安科技大学理学院， 陕西 西安 710054
光学脉冲的时域微分技术在时空测量领域有着重要应用，利用微分脉冲可使时空测量的精度达到或超越标准量子极限。分别利用双折射晶体和傅里叶脉冲整形系统两种方法对中心波长为813 nm、脉宽为130 fs的脉冲电场包络进行了一阶微分实验研究。利用双折射晶体得到的脉冲电场包络一阶微分能量转换效率为0.36%，电场强度的频谱分布只在中心频率附近的光谱半峰全宽范围内可与理论值较好地吻合，重合度达到91.36%，距离中心频率越远，与理论值差距越大。利用傅里叶脉冲整形系统得到的脉冲电场包络一阶微分能量转换效率达到11.10%，在空间光调制器的有效调制范围内，电场强度与理论值的重合度超过98.37%。与基于双折射晶体的脉冲微分方法相比，基于傅里叶脉冲整形系统的脉冲微分方法具有更高的能量转换效率，与理论值吻合的光谱范围更大，且能方便地产生任意阶数的微分脉冲，能更好地满足高精度时间同步领域的应用需求。
超快光学 脉冲整形 超快测量 超快信息处理 空间光调制器
