Doped PPLN single photon source

该项工作首次提出利用掺杂PPLN晶体的掺杂浓度来调谐中红外单光子源的波长。在理论上研究了利用PPLN掺杂晶体通过自发参量下转换过程在中红外波段制备频谱不关联的双光子态。掺杂成份包括MgO、ZnO和In2O3，掺杂浓度变化范围为0 ~ 7mol%。计算结果表明，这些晶体在中红外波段满足三种群速度匹配(GVM)条件，在GVM1、GVM2和GVM3条件下，波长分别约为2.5um、4.0um和3.2um，双光子的频域纯度分别约为0.97、0.97和0.82。我们还计算了PPLN掺杂晶体的温度变化特性及HOM干涉特性。研究发现掺杂比例对GVM波长有显著影响，特别是共掺杂的GVM2波长。InZnLN晶体的可调范围为678.7nm，比传统的温度调节方法所能达到的小于100 nm的可调范围要宽6倍以上。这表明掺杂浓度可以作为一个自由度来操纵双光子态的联合频谱分布。本研究有望为中红外波段的量子传感、量子成像和量子通信等应用提供高质量的纯态单光子源和纠缠光源。