强聚焦泵浦产生纠缠光子的Hong-Ou-Mandel干涉

• 作者: 田颖 蔡吾豪 杨子祥 陈峰 金锐博 周强
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: Hong-Ou-Mandel干涉 偏硼酸钡晶体 聚束效应 量子信息
• 年，卷（期）: 2022,（5）
• 所属期刊栏目: 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学|ELECTROMAGNETISM, OPTICS, ACOUSTICS, HEAT TRANSFER,CLASSICAL MECHANICS, AND FLUID DYNAMICS
• 页码范围: 131-139
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.71.20211783

摘要

Hong-Ou-Mandel(HOM)干涉是光子的一种非经典效应,在量子光学中起到重要作用.偏硼酸钡(b-barium borate,BBO)具有较高的非线性效率,常被用来产生双光子态,进而展示HOM干涉.然而,在以前的实验中,人们往往使用带通滤光片对双光子的频谱进行过滤,所得光谱由带通滤光片直接决定,而对BBO晶体自身的原始光谱,特别是泵浦光强聚焦下的原始光谱,缺乏系统性研究.本文对泵浦光强聚焦条件下BBO晶体产生的双光子纠缠态光谱分布和HOM干涉进行了深入研究.理论计算发现,使用50 mm透镜聚焦的情况和无聚焦情况相比,下转换光的光谱宽度会增加7.4倍,HOM干涉条纹的宽度会减少为无聚焦情况的1/8,干涉条纹可见度会从53.0％提高到98.7％.实验上使用Ⅱ型BBO晶体制备了能量-时间纠缠态,并进行了HOM干涉,获得了(86.6±1.0)％的干涉可见度.干涉可见度极大提高的原因在于强聚焦改善了光谱的对称性.此外,本文提出的不同入射角获得不同光谱分布的技术方案有望在未来应用于高维量子纠缠态的制备.