一种花形空气洞超构材料及其纠缠光子对产生系统技术方案

本发明专利技术提出的一种花形空气洞超构材料及其纠缠光子对产生系统，属于量子信息领域。花形空气洞超构材料包括由多个带有花形空气洞的介质单元构成的光波导，其横截面仅为单周期结构，以及位于光波导两侧的光子带隙结构，可实现超低损耗的零折射率性能；光波导可采用直线型或弯曲型光波导。纠缠光子对产生系统包括花形空气洞超构材料、两个窄带连续可调谐激光器、两个偏振控制器、分束器、光放大器、陷波滤波器、带通滤波器、阵列波导光栅、单光子探测器和时间间隔分析仪。本发明专利技术从物理上实现了超低损耗的零折射率超构材料及其量子光源，具有高转换效率带宽大、集成度高和稳定性强的特性。

【技术实现步骤摘要】
一种花形空气洞超构材料及其纠缠光子对产生系统
本专利技术涉及量子信息
，特别涉及一种超低损耗零折射率的花形超构材料及其纠缠光子对产生系统。
技术介绍
量子信息科学是量子力学与信息科学相结合的产物，利用量子力学系统可实现新形式的通信、计算和测量。两个光子相互纠缠形成的纠缠光子对具有如下物理特性：当两个光子互相纠缠，无论这两个光子相距多远，通过对其中一个光子的测量都可以在瞬时得到另一个光子的状态。为了大规模的实现量子信息系统，亟需可靠、合算的纠缠光子源。进一步地，集成纠缠光子源可将光量子态的产生小型化并集成到芯片上，因此得到了长足的发展。为了实现大规模的光学量子信息系统，亟需可靠、低成本的光学量子器件，特别是纠缠光子对产生系统。在集成量子光学中，产生纠缠光子的物理过程包括非线性材料中的参量过程(比如自发四波混频)和具有光学活性的量子点中的双激子-激子级联。与量子点相比，非线性材料具有以下优点：纠缠度高、发射波长灵活、能在室温下工作，因此取得了更为广泛的应用。在众多集成量子光学材料平台中，绝缘硅因为其CMOS兼容性、高折射率差、高三阶非本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种花形空气洞超构材料，其特征在于，该花形空气洞超构材料为零折射率超构材料，包括沿光传播方向设置的光波导以及位于该光波导两侧的光子带隙结构；所述光波导与光子带隙结构高度相等；所述光波导为直线型光波导或弯曲型光波导，在所述光波导中产生四波混频效应；所述光波导包括多个相同的沿入射光方向排布且相接触的第一介质单元，在各第一介质单元内的中心处均分别开设具有对称性的花形空气洞；所述光子带隙结构包括多个相同的沿与光传播方向平行和垂直排布且相接触的第二介质单元，在各第二介质单元内的中心处均分别设有圆形空气洞，所述光子带隙结构用于抑制面内辐射损耗。/n

【技术特征摘要】
1.一种花形空气洞超构材料，其特征在于，该花形空气洞超构材料为零折射率超构材料，包括沿光传播方向设置的光波导以及位于该光波导两侧的光子带隙结构；所述光波导与光子带隙结构高度相等；所述光波导为直线型光波导或弯曲型光波导，在所述光波导中产生四波混频效应；所述光波导包括多个相同的沿入射光方向排布且相接触的第一介质单元，在各第一介质单元内的中心处均分别开设具有对称性的花形空气洞；所述光子带隙结构包括多个相同的沿与光传播方向平行和垂直排布且相接触的第二介质单元，在各第二介质单元内的中心处均分别设有圆形空气洞，所述光子带隙结构用于抑制面内辐射损耗。


2.根据权利要求1所述的花形空气洞超构材料，其特征在于，所述光波导内各第一介质单元的边长和花形空气洞的半径满足在能带结构中出现四极子模式和六极子模式的简并而形成的狄拉克锥色散；所述光子带隙结构内各第二介质单元的边长和圆形空气洞的半径满足使得四极子模式和六极子模式之间的带隙尽可能大以阻止光波的传播；对各介质单元的高度无限制。


3.根据权利要求1所述的花形空气洞超构材料，其特征在于，所述花形空气洞超构材料内各介质单元均为正方形。


4.根据权利要求1所述的花形空气洞超构材料，其特征在于，所述光波导的横截面为单周期结构。


5.根据权利要求1所述的花形空气洞超构材料，其特征在于，所述弯曲型光波导在弯曲处的长度至少为四个所述第一介质单元的总长度。


6.根据权利要求1所述的花形空气洞超构材料，其特征在于，所述弯曲型光波导具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杨，董甜，何金泽，祁一凡，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11