論文の概要: Polarisation-resolved identification of spontaneous four-wave mixing processes in a multimode fused tapered fibre coupler

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.38687v1
• Date: Wed, 30 Sep 2026 00:15:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-01 18:57:26.87249
• Title: Polarisation-resolved identification of spontaneous four-wave mixing processes in a multimode fused tapered fibre coupler
• Title（参考訳）: 多モード溶融テーパ型繊維カップラにおける自発4波混合過程の分極分解同定
• Abstract要約: 集積量子フォトニクスは、導波路で直接光子を生成する光子対光源の恩恵を受ける。 そこで本研究では,2つの単一モードファイバから形成したテープ状ファイバマイクロカップラの自然四波混合(SFWM)について検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.480352209910209
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Integrated quantum photonics benefits from photon-pair sources that generate photons directly in waveguides, where they can be efficiently collected, routed, and manipulated. Here, we investigate spontaneous four-wave mixing (SFWM) in a fused tapered-fibre microcoupler formed from two single-mode fibres, and report four contributions. First, we observe SFWM photon pairs in this multimode device: its elliptical central region supports three spatial mode profiles, each with two polarisations, giving six guided modes, and pumping it near 800 nm yields two photon pairs at 648/1048 nm and 660/1021 nm. Second, because several allowed SFWM processes produce similar wavelengths and wavelength alone does not identify their origin, we distinguish the processes by combining phase-matching calculations and selection rules with two independent polarisation measurements: the dependence of the coincidence rate on pump polarisation and polarisation tomography of the generated photons. Third, within the present geometrical model, we find that the 660/1021 nm pair is generated by co-polarised pump photons in a process occurring entirely within a single higher-order mode, whereas the 648/1048 nm pair is generated by orthogonally polarised pump photons in an intermodal process coupling a fundamental and a higher-order mode; the signal photons from the two processes have similar output polarisations, while the idler photons are nearly orthogonal. Fourth, extending the analysis beyond the measured operating point, we theoretically identify pairs of simultaneous SFWM processes driven by a common pump that could generate either polarisation entanglement or composite spatial-polarisation entanglement, depending on the pump wavelength. More generally, this work provides a practical strategy for identifying intermodal SFWM processes in multimode waveguides when spectral information alone is insufficient.
• Abstract（参考訳）: 集積量子フォトニクスは、光子を直接導波路で生成する光子対光源の恩恵を受ける。 そこで本研究では,2つの単一モード繊維からなる溶融テーパーファイバマイクロカップラーの自発4波混合(SFWM)について検討し,その4つの寄与を報告する。 まず、この多モードデバイスでSFWM光子対を観察する:楕円中心領域は2つの偏光を持つ3つの空間モードプロファイルをサポートし、6つの導波モードを与え、800nm付近に励起すると648/1048nmと660/1021nmの2つの光子対が得られる。 第二に、いくつかのSFWMプロセスが同様の波長を発生させ、波長だけではその起源を特定できないため、位相マッチング計算と選択規則を2つの独立偏光測定と組み合わせることで、生成した光子のポンプ偏光と偏光トモグラフィーへの一致率の依存性を区別する。 第三に、現在の幾何学モデルでは、660/1021 nm対は1つの高次モードで完全に発生するプロセスにおいて共偏光ポンプ光子によって生成され、648/1048 nm対は基本モードと高次モードを結合するプロセスにおいて直交偏光ポンプ光子によって生成される。 第4に, 測定した操作点を超えて解析を拡張し, 共振器によって駆動される一対の同時SFWM過程を理論的に同定した。 より一般的には、スペクトル情報だけでは不十分なマルチモード導波路におけるインターモーダルSFWMプロセスを特定するための実用的な戦略を提供する。

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