真单纵模窄带光子对的直接产生

量子通信与信息处理的实用前景依赖于复杂的单光子对，其具有可控波形、窄光谱、极高纯度、光纤兼容性和小型化设计等特征。对于实际实现，需要稳定、小型化、低成本的器件。已展示具有上述一种或几种性能的光源，但同时具备所有描述特征的源极具挑战性。在此，我们报道一种集成的单纵模非简并窄带光子对源，它展现出量子应用所需的全部要求。该器件由周期性极化钛扩散铌酸锂波导构成，波导端面沉积高反射介质镜膜。波长约 890 nm 和 1320 nm 的光子对通过 II 型相位匹配参量下转换产生。在此色散腔中的聚簇将整个转换光谱限制为单个聚簇中的单一纵模，从而产生仅 60 MHz 的窄带宽。波导中的高转换效率，连同双共振波导中的光谱聚簇，带来了 $3\times10^4~$pairs/(s$\cdot$mW$\cdot$MHz) 的高亮度。该源展现出突出的单纵模纯度和显著的时间整形能力。特别地，由于时间展宽，我们可观察到参量下转换态的双光子分量的相干时间实际上长于单光子态的相干时间。小型化单片设计使该源具有多种光纤通信应用。