平面光学腔中的宽带纠缠光子全共振

光学腔中的共振场增强是在少光子水平实现光学非线性的一个有前景的途径。随着腔精细度的提高，共振线宽不可避免地变窄，这需要在场增强的幅度与利用它的带宽之间寻求折中。对于通常频率反关联的宽带纠缠光子对，这一困难更加突出，因为除非简并波长与腔共振重合，否则两个光子无法同时进入腔。在此我们表明，在入射到平面 Fabry-P{\'e}rot (FP) 腔之前，向单光子和纠缠光子态中引入审慎的角色散，可使这些非经典场实现全共振：整个光谱耦合到单一纵向腔模式。利用近红外区精细度 $\approx100$、共振线宽 $\approx0.3$~nm 且自由光谱范围 $\approx22$~nm 的平面 FP 腔，我们将 20-nm 带宽的单光子态和频率反关联的纠缠光子态耦合到与单一底层窄带纵向 FP 腔模式相关的宽带消色差共振中——从而保持了纠缠光谱结构。总而言之，通过引入角色散对光场进行预调制，即使场带宽远超共振线宽，甚至超过腔自由光谱范围，也能实现非经典光态与单一纵向腔模式的耦合。这些结果为光子匮乏应用中非经典光态的宽带共振相互作用铺平了道路。