单光子隔离器制造技术

本发明专利技术提供了一种单光子隔离器，由于第一偏振光、第三偏振光和原子团的原子能级满足电磁诱导透明条件，原子团不吸收第一偏振光，因而能够使得第一方向入射的第一单光子成功通过该单光子隔离器；而由于第二偏振光、第三偏振光和原子团的原子能级未满足电磁诱导透明条件，原子团对第二偏振光进行吸收，因而第二方向入射的第二单光子无法通过该单光子隔离器，最终实现第一单光子的入射及反向第二单光子隔离的目的。

Single photon isolator

【技术实现步骤摘要】
单光子隔离器
本专利技术涉及量子信息处理
，更为具体地说，涉及一种单光子隔离器。
技术介绍
单光子光隔离在激光防护、集成光学以及特别是量子信息处理中有重要应用。现今大部分理论以及实验方案中利用的激光均为相干光，而实现量子通信与搭建量子网络要用到的更多为单光子，并非是相干光。但是现有技术还没有关于单光子隔离器的相关装置，因而关于单光子隔离相关结构具有很大研发和应用前景。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种单光子隔离器，有效解决有现有技术存在的技术问题，实现单向单光子的入射及反向单光子隔离的目的。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种单光子隔离器，包括：第一入光端口、第二入光端口和耦合光端口，所述第一入光端口和所述第二入光端口接入相同信号光，所述耦合光端口产生耦合光；设置于所述第一入光端口的出光光路上的第一光转换装置，所述第一光转换装置用于将接入的信号光转换为沿第一方向出射的第一偏振光，所述第一偏振光包括第一单光子；设置于所述第二入光端口的出光光路上的第二光转换装置，所述第二光转换装置用于将接入的信号光转换为沿第二方向出射的第二偏振光，所述第二偏振光包括第二单光子，其中，所述第一方向和所述第二方向相反；设置于所述耦合光端口的出光光路上的第三光转换装置，所述第三光转换装置用于将接入的耦合光转换为沿第三方向出射的第三偏振光；以及，设置于所述第一光转换装置、第二光转换装置和第三光转换装置的出光光路上的原子团，其中，所述第一偏振光、第三偏振光和原子团的原子能级满足电磁诱导透明条件，且所述第二偏振光、第三偏振光和原子团的原子能级未满足电磁诱导透明条件。可选的，所述第一偏振光及所述第三偏振光为左旋圆偏振光；以及，所述第二偏振光为右旋圆偏振光。可选的，所述第一偏振光及所述第三偏振光位于所述原子团的同侧，且所述第一方向和所述第三方向呈预设角度夹角。可选的，所述第一光转换装置包括沿所述第一入光端口的出光方向依次设置的：第一偏振分束器、第一1/4玻片、第一1/2玻片及第一透镜。可选的，所述第二光转换装置包括沿所述第二入光端口的出光方向依次设置的：第二偏振分束器、第二1/4玻片、第二1/2玻片及第二透镜。可选的，所述第三光转换装置包括沿所述耦合光端口的出光方向依次设置的：第三1/2玻片、第三偏振分束器及第三1/4玻片。可选的，所述单光子隔离器还包括：第一单光子探测器，所述第一单光子探测器用于检测所述原子团沿所述第一方向出射的单光子；以及，第二单光子探测器，所述第二单光子探测器用于检测所述原子团沿所述第二方向出射的单光子。可选的，所述第一单光子探测器与所述原子团之间还设置有第一法布里-珀罗标准具；以及，所述第二单光子探测器与所述原子团之间还设置有第二法布里-珀罗标准具。可选的，所述原子团为Rb原子团。可选的，所述原子团困于二位磁光阱中。相较于现有技术，本专利技术提供的技术方案至少具有以下优点：本专利技术提供了一种单光子隔离器，包括：第一入光端口、第二入光端口和耦合光端口，所述第一入光端口和所述第二入光端口接入相同信号光，所述耦合光端口产生耦合光；设置于所述第一入光端口的出光光路上的第一光转换装置，所述第一光转换装置用于将接入的信号光转换为沿第一方向出射的第一偏振光，所述第一偏振光包括第一单光子；设置于所述第二入光端口的出光光路上的第二光转换装置，所述第二光转换装置用于将接入的信号光转换为沿第二方向出射的第二偏振光，所述第二偏振光包括第二单光子，其中，所述第一方向和所述第二方向相反；设置于所述耦合光端口的出光光路上的第三光转换装置，所述第三光转换装置用于将接入的耦合光转换为沿第三方向出射的第三偏振光；以及，设置于所述第一光转换装置、第二光转换装置和第三光转换装置的出光光路上的原子团，其中，所述第一偏振光、第三偏振光和原子团的原子能级满足电磁诱导透明条件，且所述第二偏振光、第三偏振光和原子团的原子能级未满足电磁诱导透明条件。由上述内容可知，本专利技术提供的技术方案，由于第一偏振光、第三偏振光和原子团的原子能级满足电磁诱导透明条件，原子团不吸收第一偏振光，因而能够使得第一方向入射的第一单光子成功通过该单光子隔离器；而由于第二偏振光、第三偏振光和原子团的原子能级未满足电磁诱导透明条件，原子团对第二偏振光进行吸收，因而第二方向入射的第二单光子无法通过该单光子隔离器，最终实现第一单光子的入射及反向第二单光子隔离的目的。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种单光子隔离器的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的另一种单光子隔离器的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的又一种单光子隔离器的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种信号光正向传播时的赛曼子能级图；图5为本专利技术实施例提供的一种信号光后向传播时的赛曼子能级图；图6为本专利技术实施例提供的一种试验结果示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。正如
技术介绍
所述，单光子光隔离在激光防护、集成光学以及特别是量子信息处理中有重要应用。现今大部分理论以及实验方案中利用的激光均为相干光，而实现量子通信与搭建量子网络要用到的更多为单光子，并非是相干光。但是现有技术还没有关于单光子隔离器的相关装置，因而关于单光子隔离相关结构具有很大研发和应用前景。基于此，本专利技术提供了一种单光子隔离器，有效解决有现有技术存在的技术问题，实现单向单光子的入射及反向单光子隔离的目的。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下，具体结合图图1至图6对本申请实施例提供的技术方案进行详细的描述。参考图1所示，为本专利技术提供的一种单光子隔离器的结构示意图，其中，本专利技术提供的单光子隔离器包括：第一入光端口110、第二入光端口210和耦合光端口310，所述第一入光端口110和所述第二入光端口210接入相同信号光，所述耦合光端口310产生耦合光；设置于所述第一入光端口110的出光光路上的第一光转换装置120，所述第一光转换装置120用于将接入的信号光转换为沿第一方向出射的第一偏振光，所述第一偏振光包括第一单光子；设置于所述第二入光端口210的出光光路上的第二光转换装置220，所述第二光转换装置220用于将接入的信号光转换为沿第二方向出射的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单光子隔离器，其特征在于，包括：/n第一入光端口、第二入光端口和耦合光端口，所述第一入光端口和所述第二入光端口接入相同信号光，所述耦合光端口产生耦合光；/n设置于所述第一入光端口的出光光路上的第一光转换装置，所述第一光转换装置用于将接入的信号光转换为沿第一方向出射的第一偏振光，所述第一偏振光包括第一单光子；/n设置于所述第二入光端口的出光光路上的第二光转换装置，所述第二光转换装置用于将接入的信号光转换为沿第二方向出射的第二偏振光，所述第二偏振光包括第二单光子，其中，所述第一方向和所述第二方向相反；/n设置于所述耦合光端口的出光光路上的第三光转换装置，所述第三光转换装置用于将接入的耦合光转换为沿第三方向出射的第三偏振光；/n以及，设置于所述第一光转换装置、第二光转换装置和第三光转换装置的出光光路上的原子团，其中，所述第一偏振光、第三偏振光和原子团的原子能级满足电磁诱导透明条件，且所述第二偏振光、第三偏振光和原子团的原子能级未满足电磁诱导透明条件。/n

【技术特征摘要】
1.一种单光子隔离器，其特征在于，包括：
第一入光端口、第二入光端口和耦合光端口，所述第一入光端口和所述第二入光端口接入相同信号光，所述耦合光端口产生耦合光；
设置于所述第一入光端口的出光光路上的第一光转换装置，所述第一光转换装置用于将接入的信号光转换为沿第一方向出射的第一偏振光，所述第一偏振光包括第一单光子；
设置于所述第二入光端口的出光光路上的第二光转换装置，所述第二光转换装置用于将接入的信号光转换为沿第二方向出射的第二偏振光，所述第二偏振光包括第二单光子，其中，所述第一方向和所述第二方向相反；
设置于所述耦合光端口的出光光路上的第三光转换装置，所述第三光转换装置用于将接入的耦合光转换为沿第三方向出射的第三偏振光；
以及，设置于所述第一光转换装置、第二光转换装置和第三光转换装置的出光光路上的原子团，其中，所述第一偏振光、第三偏振光和原子团的原子能级满足电磁诱导透明条件，且所述第二偏振光、第三偏振光和原子团的原子能级未满足电磁诱导透明条件。


2.根据权利要求1所述的单光子隔离器，其特征在于，所述第一偏振光及所述第三偏振光为左旋圆偏振光；
以及，所述第二偏振光为右旋圆偏振光。


3.根据权利要求1所述的单光子隔离器，其特征在于，所述第一偏振光及所述第三偏振光位于所述原子团的同侧，且所述第一方向和所述第三方向呈预设角度夹角。


4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁冬生，刘宗凯，董明新，史保森，郭光灿，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34