本发明专利技术提供了一种连续变量量子纠缠源产生装置，包括激光器模块、分光耦合模块、激光器参考腔模块、位相调制器、光学参量放大器锁定模块、反位相调节与锁定模块、隔离器与光束整形模块、光学参量放大器模块、探测系统模块和贝尔态直接探测系统模块；所述的各模块均固定在各自的底板上，并进行密封处理后依次固定于纠缠源总底板的相应位置；其中所述的光学参量放大器模块中非线性晶体加盖聚砜套进行保温。该纠缠源产生装置有利于提高纠缠源产生装置的稳定性、可靠性、可操作性、可更换性，易于产品化和批量生产等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种连续变量非经典光场的产生装置，具体是一种稳定可靠、易于维护的连续变量量子纠缠态光场产生的装置。
技术介绍
量子信息科学是量子物理和信息科学相结合的一门新兴学科，是利用量子力学的基本原理研究信息技术的一门实用性学科。它的目的之一就是以信息论解释量子物理的基本概念，同时对量子效应的进一步探索将会促进信息处理及通讯的大幅度发展。由于光波传递的高速性以及其加载信号的便利性，并伴随着激光器的发展以及光纤技术的进一步发展，基于光纤通讯技术量子信息的研究必将广泛应用于未来的通讯领域。而量子纠缠光场是量子信息处理中的核心“资源”，是研制具有超级计算机能力的量子计算机和绝对保密量子通讯的基础，因此，稳定的量子纠缠源产生装置是量子信息研究中必备的光源系统。量子信息的研究可分为分离变量和连续变量两大类，能够用有限维希尔伯特空间表征量子力学中的物理量称为分尚变量，例如光子或光波场的偏振；而粒子的位置与动量，光波场的正交振幅与正交位相分量等，它们的每一个值对应于不同的正交本征态，其本征态构成无限维希尔伯特空间，称为连续变量。目前，德国的Qutools公司和中国科学技术大学安徽量子通信技术有限公司已经完成了基于分离变量纠缠源系统的样机，并作为实验系统产品开始销售。但是基于连续变量的量子纠缠源光学系统，由于其比较复杂、控制系统操作繁琐，目前还没有相关产品问世。山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室，从上世纪80年代以来就开始从事连续变量量子纠缠态光场产生的实验研究工作，为了满足量子信息进一步发展对纠缠光源的需求，我们课题组在2011-2012年期间开展了小型化纠缠源样机的研制工作，并申请专利(申请号201110312978.8)。在研制过程中，我们发现离散元件受到环境条件影响较大，尤其是光学参量放大器抗干扰能力差，容易受外界环境温度、振动和灰尘等的影响，无法实现稳定的纠缠光输出。并且由于各离散元件相对独立，一旦某一元件出现故障更换较为麻烦，一个元件的改变会影响整个光学系统，从而不利于系统的维护。本申请是在以上工作的基础上，旨在提供一种稳定可靠、易于维护的连续变量量子纠缠态光场产生装置，通过将纠缠源按功能分区，各分区模块单独调试固定于各自底板上，进行密封处理后依次固定于纠缠源总底板上，并对光学参量放大器中的非线性晶体加聚砜套进行保温处理，极大地改善了纠缠源系统的稳定性。通过以上设计，保证了连续变量量子纠缠源产生装置稳定可靠、操作方便、易于维护，更利于产品化的需求和批量生产。
技术实现思路
本专利技术专利的目的是提供一种稳定可靠、操作方便、易于维护的连续变量量子纠缠态光场产生装置。本专利技术提供的一种连续变量量子纠缠源产生装置，包括激光器模块、分光耦合模块、激光器参考腔模块、位相调制器、光学参量放大器锁定模块、反位相调节与锁定模块、隔离器与光束整形模块、光学参量放大器模块、贝尔态直接探测系统模块和探测系统模块；所述的各模块均固定在各自的底板上，并安装外壳和密封窗片，然后固定于纠缠源总底板上；所述的光学参量放大器模块中的非线性晶体放置于紫铜控温炉内并加盖聚砜保温套。本专利技术解决了现有连续变量量子纠缠源容易受环境温度和灰尘等的影响，极大地提高了纠缠源系统的稳定性。所述的分光耦合模块包括用于分光耦合与光束整形的至少两片信号光导光镜、一片泵浦光导光镜、一片透镜、一片信号光半波片和一块信号光偏振分束棱镜。所述光学参量放大器锁定模块包括用于光学参量放大器锁定的一个宽带探测器，一个信号光隔离器、至少两片信号光半波片和一片透镜。所述的激光器参考腔模块包括用于信号光单频监视与激光器锁定的一个参考腔、一个探测器和至少一个透镜。所述的反位相调节与锁定模块包括用于反位相调节与锁定的至少一片粘帖有压电陶瓷的泵浦光高反镜、一片粘贴有压电陶瓷的信号光高反镜、一片信号光导光镜和一片泵浦光导光镜。所述的隔离器与光束整形模块包括用于泵浦光隔离与光束整形的至少一个泵浦光隔离器、一片透镜和两片泵浦光半波片。所述的光学参量放大器模块包括用于纠缠光产生的一个光学参量放大器和至少两个透镜。所述的探测系统模块包括用于光学参量放大器输出信号光和泵浦光探测的一个信号光探测器、一个泵浦光探测器和至少两个透镜、一个分光镜和一个导光镜。所述的各模块底板和纠缠源总底板，均为精密数控车床上一次加工成型的一整块硬铝、铸铝、航空铝或者铟钢。所述的各模块外壳可以是有机玻璃、铁皮、硬铝或者航空铝。所述的各模块密封窗片是镀有信号光和泵浦光双减反膜的平面镜。本专利技术连续变量量子纠缠源产生装置密封前，需将纠缠源系统各模块固定在各自的底板上，调试准直好后，依次固定于纠缠源总底板相应位置上，并仔细调节光学参量放大器的耦合效率、信号光增益和贝尔态直接探测系统的干涉效率，使其达到最佳状态，然后在光学参量放大器非线性晶体处加盖聚砜保温套，最后各模块依次加外壳、窗片和密封圈进行密封。与现有技术相比较， 本专利技术设计的一种连续变量量子纠缠源产生装置具有以下优占-^ \\\.(I)本专利技术采用的模块化纠缠源系统使得各模块可在外界辅助光路中单独调节，独立密封后安装于纠缠源总底板相应位置上；因为各模块功能相对独立，所以一旦某一模块出现故障，方便拆除、更换与维修。(2)本专利技术使用的光学参量放大器中的非线性晶体采用了聚砜保温材料进行保温，避免了环境温度对非线性晶体温度的影响，有利于光学参量放大器实现稳定的锁定，从而提高了纠缠光输出的稳定性。(3)本专利技术各模块通过加外壳、窗片和密封圈进行密封，使得光学元件与外界隔离，有利于保持光学元件的洁净度，提高了纠缠源系统的稳定性和使用寿命。总之，本专利技术连续变量量子纠缠态光场产生装置解决了现有连续变量量子纠缠源容易受环境温度、灰尘等的影响、不利于维护等问题，极大提高了纠缠态光场产生装置的稳定性、可靠性、可操作性和可更换性，并且有利于产品化和批量生产等。附图说明图1是连续变量量子纠缠源产生装置中各模块内部结构图。图2a是离散元件连续变量量子纠缠源产生装置光学参量放大器锁定状态图图2b是本专利技术连续变量量子纠缠源产生装置光学参量放大器锁定状态图图3a是离散元件连续变量量子纠缠源产生装置输出的纠缠光正交振幅和(〈δ (XJX2)2))噪声特性曲线图3b是离散元件连续变量量子纠缠源产生装置输出的纠缠光正交位相差((δ (Y1-Y2)2))噪声特性曲线图3c是本专利技术连续变量量子纠缠源产生装置输出的纠缠光正交振幅和(〈δ (XJX2)2))噪声特性曲线图3d是本专利技术连续变量量子纠缠源产生装置输出的纠缠光正交位相差((δ (Y1-Y2)2))噪声特性曲线具体实施方式图1是本专利技术连续变量量子纠缠源产生装置的一种实施方式，其各模块包括激光器模块1、分光稱合模块2、激光器参考腔模块3、位相调制器4、光学参量放大器锁定模块5、反位相调节与锁定模块6、隔离器与光束整形模块7、光学参量放大器模块8、探测系统模块9和贝尔态直接探测系统模块10 ;各模块均固定于如图1所示各自的一整块硬铝底板上，力口外壳和密封窗片后，将各模块固定于纠缠源铸铝总底板11上。所述的分光耦合模块2由第一 540nm与1080nm聚焦透镜21(镀有540nm和1080nm双减反膜的平凸透镜)、第一 540nm与1080nm分光镜2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种连续变量量子纠缠源产生装置，包括激光器（1）、分光耦合模块（2）、激光器参考腔模块（3）、位相调制器（4）、光学参量放大器锁定模块（5）、反位相调节与锁定模块（6）、隔离器与光束整形模块（7）、光学参量放大器模块（8）、探测系统模块（9）和贝尔态直接探测系统模块（10）；其特征在于，所述的各模块均固定在各自的底板上，并安装外壳和密封窗片，然后固定于纠缠源总底板（11）上；所述的光学参量放大器模块（8）中的非线性晶体放置于紫铜控温炉内并加盖聚砜保温套；所述的分光耦合模块（2）包括用于分光耦合与光束整形的至少两片信号光导光镜、一片泵浦光导光镜、一片透镜、一片信号光半波片和一块信号光偏振分束棱镜；所述的光学参量放大器锁定模块（5）包括用于光学参量放大器锁定的一个宽带探测器，一个信号光隔离器、至少两片信号光半波片和一片透镜。
【技术特征摘要】
1.一种连续变量量子纠缠源产生装置，包括激光器(I)、分光耦合模块(2)、激光器参考腔模块(3)、位相调制器(4)、光学参量放大器锁定模块(5)、反位相调节与锁定模块(6)、隔离器与光束整形模块(7)、光学参量放大器模块(8)、探测系统模块(9)和贝尔态直接探测系统模块(10);其特征在于，所述的各模块均固定在各自的底板上，并安装外壳和密封窗片，然后固定于纠缠源总底板(11)上；所述的光学参量放大器模块(8)中的非线性晶体放置于紫铜控温炉内并加盖聚砜保温套； 所述的分光耦合模块(2)包括用于分光耦合与光束整形的至少两片信号光导光镜、一片泵浦光导光镜、一片透镜、一片信号光半波片和一块信号光偏振分束棱镜； 所述的光学参量放大器锁定模块(5)包括用于光学参量放大器锁定的一个宽带探测器，一个信号光隔离器、至少两片信号光半波片和一片透镜。2.根据权利要求书I所述的一种连续变量量子纠缠源产生装置，其特征在于，所述的激光器参考腔模块(3)包括用于信号光单频监视与激光器锁定的一个参考腔、一个探测器和至少一个透镜。3.根据权利要求书I所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：王雅君，郑耀辉，杨文海，彭堃墀，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：
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