【技术实现步骤摘要】
本申请属于量子光学领域，更具体地，涉及一种泵浦自抑制的量子光源系统。
技术介绍
1、集成量子光源，包括纠缠光子源、单光子源、压缩态光等光源，是量子计算、量子通信等量子信息技术的基础。基于自发非线性效应的量子光源，包括自发参量下转换和自发四波混频，可以用做量子光的产生，其设计方便，具有良好的稳定性、鲁棒性。微环谐振腔常被用做量子光源。微环谐振腔的谐振峰分布能够自动满足自发非线性过程的相位匹配条件，并且与基于波导的器件相比，具有更低的功耗。一般来说，基于自发非线性效应的集成量子光源需要一束泵浦光激发微环谐振腔的一个谐振峰，量子光可以在泵浦光两侧的谐振峰自发产生。
2、然而，在量子技术的应用中，所需要的单光子光或纠缠光子对非常弱，而泵浦光相对来说强度很强，会成为噪声影响量子技术的应用。因此，抑制量子光源中的残留泵浦光且输出纯净的量子光在量子技术的应用中是十分关键的。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本申请的目的在于提供一种泵浦自抑制的量子光源系统，旨在解决如何更好地抑制量子光源中残留的泵浦光且输出纯净的量子光的问题。
2、为实现上述目的，本申请提供了一种泵浦自抑制的量子光源系统，包括：第一微环谐振腔、总线波导、级联微环滤波器以及光子路由微环阵列；
3、所述第一微环谐振腔与总线波导的第一段耦合；
4、所述级联微环滤波器与总线波导的第二段耦合，其包括多个第二微环谐振腔；第二微环谐振腔的半径为第一微环谐振腔半径的n分之1，n为大于1的非整数
5、所述光子路由微环阵列与总线波导的第三段耦合，其包括多路光子路由，每路光子路由包括：一个微环谐振腔和一个波导，多路光子路由中的多个微环谐振腔的半径各不相同，且分别为第一微环谐振腔半径的m分之一，m为大于1的偶数；所述第一段、第二段以及第三段依次介于总线波导的输入端到输出端之间；
6、当泵浦光从总线波导的输入端输入时，耦合进入第一微环谐振腔的泵浦光在微环谐振腔内自发四波混频产生量子光，之后残留的泵浦光从所述级联微环滤波器输出，量子光耦合进入所述光子路由微环阵列，经由多路光子路由频率选择后输出；每路光子路由选择的频率与其光路中微环谐振腔的半径相关。
7、具体地，每路光子路由中的波导可称为输出波导，该路光子路由中微环谐振腔的一端与总线波导耦合，另一端与该路中的输出波导的一端耦合，将对应的量子光从输出波导的另一端输出。
8、需要说明的是，本申请集成微环谐振腔、级联微环滤波器以及光子路由微环阵列，来达到抑制泵浦光并对光子分频，产生纯净量子光的集成量子光源系统；本申请得益于微环谐振腔以及级联微环滤波器周期性的频率响应，可以用于多频率信道的量子光源，并结合集成光子路由微环阵列提供多频率的光子通道。通过结合量子光源，集成滤波器和集成光子路由器，就可以实现频率复用的纯净量子光源，保证多通道量子光源中能够输出不同频率的纯净量子光，实现多波长分频产生纯净量子光。
9、在一种可能的实现方式中，设所述多路光子路由包括的多个微环谐振腔的半径分别为第一微环谐振腔半径的m1分之一、m2分之一、... ...、mn分之一；下标n表示光子路由的总路数；
10、当所述m1、m2、... ...、mn之间互不存在关系(0.5+x)ma=0.5mb时，每路光子路由仅支持一对频率的信号光和闲频光输出；其中x为任意大于等于1的整数，a，b ={1, 2, … ,n}。
11、当所述m1、m2、... ...、mn之间存在关系(0.5+x)ma=0.5mb时，半径为ma分之一的微环谐振腔所在光子路由还能够输出半径为mb分之一的微环谐振腔所在光子路由所能输出的一对频率的信号光和闲频光，以输出至少两对频率重叠的量子光；其中x为任意大于等于1的整数，a，b ={1, 2, … , n}。
12、需要说明的是，当m1、m2、... ...、mn之间存在关系(0.5+x)ma=0.5mb，其中x为任意大于等于1的整数，a，b ={1, 2, … , n}时，将有至少一个通道能够输出多对频率的信号光和闲频光，以能适应多频率混叠量子光需求的场合，例如频率-箱纠缠量子比特的产生。
13、例如，当m1、m2、... ...、mn分别为2、6、10时，二分之一半径所在光子路由能够同样输出六分之一半径以及十分之一半径所在光子路由能输出的纯净量子光；即二分之一半径所在光子路由能够输出多频率混叠的量子光，其他路光子路由分别输出对应的纯净的单频率量子光。
14、可以理解的是，所有不能够被光路路由微环阵列输出的量子光，能够通过总线波导的输出端输出或者通过耦合其他器件的方式输出。本领域技术人员能够根据实际需求进行设计具体方案。
15、在一种可能的实现方式中，所述光子路由微环阵列包括4路光子路由，4路光子路由中的4个微环谐振腔的半径分别为第一微环谐振腔半径的四分之一、六分之一、八分之一以及十分之一。
16、在一种可能的实现方式中，所述级联微环滤波器中设置有调谐电极，以控制级联微环滤波器的透过谱的波长与泵浦光在第一微环谐振腔中的谐振峰的波长对齐；和/或
17、所述光子路由微环阵列中设置有调谐电极，以控制各路光子路由的透过谱的波长与量子光中各对频率的信号光和闲频光对应的谐振峰波长对齐。
18、可以理解的是，上述级联微环滤波器中设置有调谐电极，以使滤波器的透过谱有且仅有一个波长对准第一微环谐振腔的泵浦光谐振峰的波长，使得只有泵浦光能进入级联微环滤波器被滤除，信号光和闲频光继续在总线波导中传输，达到对泵浦光滤波的效果。
19、进一步地，光子路由微环阵列中设置调谐电极，以控制光子路由器中微环的谐振峰对齐第一微环谐振腔关于泵浦光谐振峰对称的一对信号光、闲频光谐振峰，用于下载信号光、闲频光并由输出波导输出。
20、在一种可能的实现方式中，所述级联微环滤波器对泵浦光的滤波线宽大于第一微环谐振腔中泵浦光的带通线宽。
21、在一种可能的实现方式中，所述级联微环滤波器的设计和所述级联微环滤波器与总线波导的耦合设计以所述级联微环滤波器对泵浦光的消光比大于预设值为准。
22、在一种可能的实现方式中，所述级联微环滤波器与总线波导临界耦合。
23、在一种可能的实现方式中，所述第一微环谐振腔与总线波导临界耦合或过耦合。
24、在一种可能的实现方式中，所述第一微环谐振腔与总线波导临界耦合时，所述量子光为单光子光和/或关联光子对；
25、所述第一微环谐振腔与总线波导过耦合时，所述量子光为压缩态光。
26、在一种可能的实现方式中，所述泵浦光的波长为第一微环谐振腔的一个谐振波长，同时也是级联微环滤波器中的微环谐振腔的一个谐振波长。
27、总体而言，通过本申请所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
28、本申请提供一种泵浦自抑制的量子光源系统，通过集本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种泵浦自抑制的量子光源系统，其特征在于，包括：第一微环谐振腔、总线波导、级联微环滤波器以及光子路由微环阵列；
2.根据权利要求1所述的量子光源系统，其特征在于，设所述多路光子路由包括的多个微环谐振腔的半径分别为第一微环谐振腔半径的M1分之一、M2分之一、... ...、Mn分之一；下标n表示光子路由的总路数；
3.根据权利要求1所述的量子光源系统，其特征在于，设所述多路光子路由包括的多个微环谐振腔的半径分别为第一微环谐振腔半径的M1分之一、M2分之一、... ...、Mn分之一；下标n表示光子路由的总路数；
4.根据权利要求2所述的量子光源系统，其特征在于，所述光子路由微环阵列包括4路光子路由，4路光子路由中的4个微环谐振腔的半径分别为第一微环谐振腔半径的四分之一、六分之一、八分之一以及十分之一。
5.根据权利要求1所述的量子光源系统，其特征在于，所述级联微环滤波器中设置有调谐电极，以控制级联微环滤波器的透过谱的波长与泵浦光在第一微环谐振腔中的谐振峰的波长对齐；和/或
6.根据权利要求5所述的量子光源系统，其特征在
7.根据权利要求6所述的量子光源系统，其特征在于，所述级联微环滤波器的设计和所述级联微环滤波器与总线波导的耦合设计以所述级联微环滤波器对泵浦光的消光比大于预设值为准。
8.根据权利要求7所述的量子光源系统，其特征在于，所述级联微环滤波器与总线波导临界耦合。
9.根据权利要求1所述的量子光源系统，其特征在于，所述第一微环谐振腔与总线波导临界耦合或过耦合。
10.根据权利要求9所述的量子光源系统，其特征在于，所述第一微环谐振腔与总线波导临界耦合时，所述量子光为单光子光和/或关联光子对；
...【技术特征摘要】
1.一种泵浦自抑制的量子光源系统，其特征在于，包括：第一微环谐振腔、总线波导、级联微环滤波器以及光子路由微环阵列；
2.根据权利要求1所述的量子光源系统，其特征在于，设所述多路光子路由包括的多个微环谐振腔的半径分别为第一微环谐振腔半径的m1分之一、m2分之一、... ...、mn分之一；下标n表示光子路由的总路数；
3.根据权利要求1所述的量子光源系统，其特征在于，设所述多路光子路由包括的多个微环谐振腔的半径分别为第一微环谐振腔半径的m1分之一、m2分之一、... ...、mn分之一；下标n表示光子路由的总路数；
4.根据权利要求2所述的量子光源系统，其特征在于，所述光子路由微环阵列包括4路光子路由，4路光子路由中的4个微环谐振腔的半径分别为第一微环谐振腔半径的四分之一、六分之一、八分之一以及十分之一。
5.根据权利要求1所述的量子光源系统，其特...
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