啁啾纠缠光子对的产生与压缩研究进展

李百宏，赵鹏达，刘仡锟

(西安科技大学 理学院，陕西 西安 710054)

0 引 言

许多非经典的应用要求纠缠光源必须具有超宽带的频谱宽度。各种产生这种宽带纠缠光源的方法已经提出并在实验上实现[1-6]。另外一种广泛采用的方法是利用啁啾准相位匹配[7]非线性晶体通过自发参量下转换(SPDC)过程来产生超宽带的纠缠光子对。这种光子对被称为啁啾纠缠光子对(Chirped biphotons)[8-18]。这些光子对能获得超窄[9-10]的(hong ou mandel，HOM)凹陷(dip)[19]量子干涉结果，在高精度量子相干层析(QOCT)[8]大带宽量子信息处理[20-21]等领域有重要的应用。然而，由于伴随着二次相位因子的存在，以这种方式产生的时域光子对波包不是傅里叶变换受限的，因而尽管纠缠光子对的谱很宽，但其关联时间并不是很短[9]。

为提高啁啾纠缠光子对的时间关联，很多研究小组已针对这一科学问题展开研究。目前，这方面研究主要由美国斯坦福大学的HARRIS小组及意大利国家计量院BRIDA和俄罗斯莫斯科大学的Shumilkina小组，及日本TAKEUCHI研究小组展开研究。其中，HARRI曾提出一种利用相位补偿方案从而满足傅里叶变换受限，实现了啁啾纠缠光子对的时域压缩[13-14]。后来，BRIDA等通过利用光纤的色散补偿方法实现了啁啾纠缠光子对波包的时域压缩[16-18]。而日本TAKEUCHI研究小组根据HARRIS相位补偿思想利用一个棱镜对实现了压缩目标[15]。压缩后的超短纠缠光子对波包(关联时间可达飞秒量级)具有极强的时间关联特性，在量子度量衡[22]、量子平板印刷[23]、非经典光的双光子吸收[24-25]、量子时钟同步[26]等领域有潜在的应用价值。……