基于铌酸锂波导的中红外纯态量子光源

中红外量子光源在气体传感和红外热成像等领域具有广阔的应用前景。然而,目前使用的中红外量子纠缠光源主要依赖于块体周期极化铌酸锂晶体,这限制了亮度和集成度。本文提出了一种基于铌酸锂薄膜的理论方案,其中使用 1556.9 nm 的泵浦光产生中心波长为 3113.8 nm 的纠缠光子对。通过优化波导结构和周期性极化设计,实现了 II 类相位匹配和群速度匹配,从而使得横电(TE)偏振的泵浦输入通过下转换产生具有 TE 和横磁(TM)偏振的光子对。此外,结合用于定制化设计 PPLN 波导偏振方向的畴排列算法,实现了精确的相位匹配,获得了纯度高达 0.999、亮度为 6.18 × 10⁶ cps/mW 的量子光源,其亮度比块体 PPLN 晶体光源高出三个数量级。该研究为实现中红外波段的高亮度、高纯度片上量子光源提供了一种有前景的解决方案。
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提交arXiv: 2026-07-02 10:49

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