本发明专利技术公开了一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置及产生方法，其产生装置包括锁模光纤激光器，其输出端与多通道波分复用器相连，复用器的两个端口与频率简并纠缠光束产生组件相连，其另外端口接入到分束器，分束器的两个输出端以及频率简并纠缠光束产生组件的两个输出端分别接入到两个平衡零拍探测组件中，两个平衡零拍探测组件的输出端接入噪声分析组件中。其产生方法，包括以下步骤：匹配各路脉冲光束的光程、匹配两泵浦光束的偏振、调节光纤环中对向传输光束的位相差、匹配两本底光束和纠缠光束的偏振、标定散粒噪声标准、测量振幅差噪声与位相和噪声。本发明专利技术可产生频率简并、空间分离的纠缠光束，且体积小、稳定、易于接入光纤网络。
An all fiber frequency degenerate entangled beam generation device and method
【技术实现步骤摘要】
一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置及产生方法
本专利技术属于量子信息领域，具体涉及一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置及产生方法。
技术介绍
频率简并、空间非简并的纠缠光束是量子信息技术中的必要资源。例如：将非线性干涉仪中两个频率非简并参量放大器换成一个频率简并、空间非简并参量放大器和一个线性分束器，不仅可以简化装置，还可以提高测量灵敏度（参见文献：KongJ,OuZY,ZhangW.Phase-measurementsensitivitybeyondthestandardquantumlimitinaninterferometerconsistingofaparametricamplifierandabeamsplitter[J].PhysicalReviewA,2013,87(2):023825）；另外，利用频率简并、空间非简并的纠缠光束注入频率简并、空间非简并的参量放大器可以实现三路量子信息分束（参见文献：LiuN,LiJ,LiX,etal.Three-waynoiselesssignalsplittinginaparametricamplifierwithquantumcorrelation[J].PhysicalReviewA,2016,93(6):063838）。基于光纤的纠缠光源具有小型化、便携性，且兼容于现有光纤网络的优点。利用光纤中的四波混频过程可以产生一对具有纠缠特性的信号和闲频光束，两光束在光纤中共同传输。当产生的两纠缠光束频率不同时，可使用波分复用器将两者进行空间分离，当两者频率相同时，则无法使用波分复用器进行分离。已有文献（参见文献：YangL,SunF,ZhaoN,etal.Generationoffrequencydegeneratetwinphotonsinpulsepumpedfiberopticalparametricamplifiers:Influenceofbackgroundnoise[J].OpticsExpress,2014,22(3):2553.）采用两泵浦光同端口注入、内置偏振控制器的Sagnec光纤环，产生并空间分离出频率简并的关联光子对。另一文献（参见文献：K.Mori,T.Morioka,andM.Saruwatari,Opticalparametricloopmirror[J].OpticsLetters,1995,20(12):1424-1426）采用两泵浦光两端口注入、内置色散介质的Sagnec光纤环，实现了有注入时频率非简并信号光束和闲频光束的空间分离。目前并没有采用两泵浦光两端口注入、内置偏振控制器的Sagnec光纤环，产生频率简并的纠缠光束并对其进行空间分离的装置。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置及产生方法。本专利技术的技术方案是：一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置及产生方法，包括锁模光纤激光器，所述锁模光纤激光器的输出端与多通道波分复用器相连，所述多通道波分复用器的两个端口与频率简并纠缠光束产生组件相连，多通道波分复用器的另一个端口接入到Ⅰ号50/50分束器，所述Ⅰ号50/50分束器的两个输出端以及频率简并纠缠光束产生组件的两个输出端分别接入到两个平衡零拍探测组件，两个平衡零拍探测组件的输出端接入噪声分析组件中。所述噪声分析组件包括加减法器，所述Ⅰ号减法器、Ⅱ号减法器的输出端与加减法器相连，所述加减法器的输出端与电子频谱分析仪相连。所述平衡零拍探测组件包括Ⅱ号50/50分束器、Ⅲ号50/50分束器，Ⅱ号50/50分束器、Ⅰ号减法器之间设置有Ⅰ号光电探测器、Ⅱ号光电探测器，Ⅲ号50/50分束器、Ⅱ号减法器之间设置有Ⅲ号光电探测器、Ⅳ号光电探测器，所述Ⅰ号减法器、Ⅱ号减法器接入到噪声分析组件中。所述频率简并纠缠光束产生组件包括与多通道波分复用器相连的Ⅰ号环形器、Ⅱ号环形器，所述Ⅰ号环形器、Ⅱ号环形器接入到Sagnec光纤环中，所述Ⅰ号环形器与Ⅰ号滤波器相连，所述Ⅱ号环形器与Ⅱ号滤波器相连，所述Ⅰ号滤波器的输出端接入到Ⅱ号50/50分束器中，所述Ⅱ号滤波器的输出端接入到Ⅲ号50/50分束器中。所述多通道波分复用器向连接光纤中输入第一泵浦光束、第二泵浦光束、第三激光束，所述第一泵浦光束进入到Ⅰ号环形器中，所述第二泵浦光束进入到Ⅱ号环形器中，所述第三激光束进入到Ⅰ号50/50分束器中，所述多通道波分复用器与Ⅰ号环形器之间设置有用于控制第一泵浦光束偏振的Ⅰ号偏振控制器，所述多通道波分复用器与Ⅱ号环形器之间设置有用于控制第二泵浦光束偏振的Ⅱ号偏振控制器。所述Ⅰ号50/50分束器接收第三激光束并分别向Ⅱ号50/50分束器、Ⅲ号50/50分束器输出第一本底光束、第二本底光束。所述Ⅰ号50/50分束器、Ⅱ号50/50分束器之间设置有控制第一本底光束偏振的Ⅳ号偏振控制器，所述Ⅰ号50/50分束器、Ⅲ号50/50分束器之间设置有控制第二本底光束偏振的Ⅴ号偏振控制器。所述Sagnec光纤环中设置有调节光纤环中对向传输光束位相差的Ⅲ号偏振控制器。一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置的产生方法，包括以下步骤：ⅰ.对各路光束的光程进行匹配ⅱ.对两泵浦光束的偏振进行匹配ⅲ.对光纤环中对向传输光束的位相差进行调节ⅳ.对两本底光和纠缠光束的偏振进行匹配ⅴ.标定散粒噪声标准ⅵ.测量振幅差噪声与位相和噪声，并与步骤ⅴ的散粒噪声标准进行比较。步骤ⅰ中需要进行光程匹配的光束包括第一泵浦光束、第二泵浦光束、第一本底光束、第二本底光束。本专利技术利用两泵浦光束两端口入射内置偏振控制器的Sagnec光纤环结构可以实现频率简并纠缠光束的产生和分离，调节时不需外接参考激光束，操作简单。本专利技术整体为全光纤结构，装置体积小、稳定、易于接入光纤网络。附图说明图1是本专利技术的整体连接示意图；其中：1锁模光纤激光器2多通道波分复用器5Sagnec光纤环31Ⅰ号50/50分束器32Ⅱ号50/50分束器33Ⅲ号50/50分束器41Ⅰ号偏振控制器42Ⅱ号偏振控制器43Ⅲ号偏振控制器44Ⅳ号偏振控制器45Ⅴ号偏振控制器61Ⅰ号环形器62Ⅱ号环形器71Ⅰ号滤波器72Ⅱ号滤波器81Ⅰ号光电探测器82Ⅱ号光电探测器83Ⅲ号光电探测器84Ⅳ号光电探测器91Ⅰ号减法器92Ⅱ号减法器10加减法器11电子频谱分析仪。具体实施方式以下，参照附图和实施例对本专利技术进行详细说明：如图1所示，一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置及产生方法，包括锁模光纤激光器1，所述锁模光纤激光器1的输出端与多通道波分复用器2相连，所述多通道波分复用器2的两个端口与频率简并纠缠光束产生组件相连，多通道波分复用器2的另一个端口接入到Ⅰ号50/50分束器31，所述Ⅰ号50/50分束器31的两个输出端以及频率简并纠本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置，包括锁模光纤激光器（1），其特征在于：所述锁模光纤激光器（1）的输出端与多通道波分复用器（2）相连，所述多通道波分复用器（2）的两个端口与频率简并纠缠光束产生组件相连，多通道波分复用器（2）的另一个端口接入到Ⅰ号50/50分束器（31），所述Ⅰ号50/50分束器（31）的两个输出端以及含有Sagnec光纤环（5）的频率简并纠缠光束产生组件的两个输出端分别接入到两个平衡零拍探测组件，两个平衡零拍探测组件的输出端接入噪声分析组件中。/n
【技术特征摘要】
1.一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置，包括锁模光纤激光器（1），其特征在于：所述锁模光纤激光器（1）的输出端与多通道波分复用器（2）相连，所述多通道波分复用器（2）的两个端口与频率简并纠缠光束产生组件相连，多通道波分复用器（2）的另一个端口接入到Ⅰ号50/50分束器（31），所述Ⅰ号50/50分束器（31）的两个输出端以及含有Sagnec光纤环（5）的频率简并纠缠光束产生组件的两个输出端分别接入到两个平衡零拍探测组件，两个平衡零拍探测组件的输出端接入噪声分析组件中。
2.根据权利要求1所述的一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置，其特征在于：所述噪声分析组件包括加减法器（10），所述Ⅰ号减法器（91）、Ⅱ号减法器（92）的输出端与加减法器（10）相连，所述加减法器（10）的输出端与电子频谱分析仪（11）相连。
3.根据权利要求1所述的一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置，其特征在于：所述平衡零拍探测组件包括Ⅱ号50/50分束器（32）、Ⅲ号50/50分束器（33），Ⅱ号50/50分束器（32）、Ⅰ号减法器（91）之间设置有Ⅰ号光电探测器（81）、Ⅱ号光电探测器（82）；Ⅲ号50/50分束器（33）、Ⅱ号减法器（92）之间设置有Ⅲ号光电探测器（83）、Ⅳ号光电探测器（84），所述Ⅰ号减法器（91）、Ⅱ号减法器（92）接入到噪声分析组件中。
4.根据权利要求1所述的一种全光纤频率简并纠缠光束的产生装置，其特征在于：所述频率简并纠缠光束产生组件包括与多通道波分复用器（2）相连的Ⅰ号环形器（61）、Ⅱ号环形器（62），所述Ⅰ号环形器（61）、Ⅱ号环形器（62）接入到Sagnec光纤环（5）中，所述Ⅰ号环形器（61）与Ⅰ号滤波器（71）相连，所述Ⅱ号环形器（62）与Ⅱ号滤波器（72）相连，所述Ⅰ号滤波器（71）的输出端接入到Ⅱ号50/50分束器（32）中，所述Ⅱ号滤波器（72）的输出端接入到Ⅲ号50/50分束器（33）中。
5.根据权利要求4所述的一种全光纤频率简并纠缠光...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘楠楠，翟凤潇，郝蕴琦，刘素娟，刘新伟，李萍萍，王东琳，张晓冬，张虔，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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