論文の概要: Ultrabright fiber-coupled ploarization-entangled photon source with spectral brightness surpassing 2.0 MHz/mW/nm
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.15620v1
- Date: Mon, 23 Sep 2024 23:50:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-26 11:32:56.033145
- Title: Ultrabright fiber-coupled ploarization-entangled photon source with spectral brightness surpassing 2.0 MHz/mW/nm
- Title（参考訳）: スペクトル輝度が2.0MHz/mW/nmを超える光子源
- Authors: Kyungdeuk Park, Jungmo Lee, Dong-Gil Im, Dongkyu Kim, Yong Sup Ihn,
- Abstract要約: 単一モードファイバに最適に結合する超高輝度偏光共役光子源を提案する。
簡単なモードマッチング光学装置を用いることで,光子対のSMF結合と共有効率を最適化する。
これは、CWレーザー励起バルク結晶を用いたSPDC光子の最も高いスペクトル輝度を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6581049960856515
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present an ultrabright polarization-entangled photon source that is optimally coupled into single-mode fibers (SMFs). This study theoretically and experimentally examines the characteristics of spontaneous parametric down-conversion (SPDC) photons, including their spectrum, bandwidth, emission angle, and intensity, as functions of crystal length, temperature and beam waist condition. Notably, we measure the collinear spatial modes of photon-pairs and collection optics under various beam waist conditions and analyze them using a collinear Gaussian approximation model. By employing a simple mode-matching optical setup, we optimize the SMF coupling and heralding efficiencies of the photon-pairs. Consequently, we achieve a spectral brightness exceeding 2.0 MHz/mW/nm from a fiber-coupled entangled photon source, utilizing a 30-mm ppKTP crystal inside a polarization Sagnac interferometer. This represents the highest spectral brightness of SPDC photons generated using a CW laser pumped bulk crystal to date. Polarization entanglement was verified by a quantum state tomography and a polarization-correlation measurement. The fidelity of the entangled state is measured to be 97.8 % and the Bell-CHSH value S = 2.782 +- 0.04. The results obtained here provide practical insights for designing high-performance SPDC sources for satellite-based communication and long-distance optical links with extremely high-photon loss.
- Abstract（参考訳）: 単一モードファイバ(SMF)に最適に結合する超高輝度偏光共役光子源を提案する。
本研究では, 自然パラメトリックダウンコンバージョン(SPDC)光子のスペクトル, 帯域幅, 放射角, 強度特性を結晶長, 温度, ビームウエスト状態の関数として理論的, 実験的に検討した。
特に,光子対と集光光学のコリナー空間モードを様々なビームウエスト条件下で測定し,コリナーガウス近似モデルを用いて解析する。
簡単なモードマッチング光学装置を用いることで,光子対のSMF結合と共有効率を最適化する。
その結果, 偏光サニャック干渉計内の30mmppKTP結晶を用いて, 光ファイバ結合光子源から2.0MHz/mW/nmを超えるスペクトル輝度を得ることができた。
これは、CWレーザー励起バルク結晶を用いたSPDC光子の最も高いスペクトル輝度を示す。
分極エンタングルメントは量子状態トモグラフィーと分極相関測定によって検証された。
絡み合った状態の忠実度を97.8%とし、ベルCHSH値S = 2.782+-0.04とする。
その結果、衛星ベースの通信や長距離光リンクのための高性能SPDCソースを設計するための実用的な知見が得られた。
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