基于周期脉冲薄膜锂钼铝的集成光子对源

基于自发参量下转换 (SPDC) 的芯片集成光子对源已成为可扩展量子光源的有力方案。薄膜锂钼铝 (TFLT) 作为 $\chi^{(2)}$ 平台，具有强非线性、高光损伤阈值、较弱的光致光致效应以及可实现准相匹配的�氟性，使其成为有力竞争者。然而，TFLT 上的 SPDC 光子对生成尚未实现。本文结合高品质的周期脉冲和低损耗纳米光子波导，实现了 TFLT 上的光子对源，分别在 traveling-wave 和共振配置中实现。 在周期脉冲直线波导中，我们实现了高效、宽带的光子对生成，效率达 $2.1~\mathrm{GHz}~\mathrm{mW}^{-1}$，且混合-意外比率可达 $3.8\times10^{5}$。我们进一步通过heralded 二阶相关 ($g^{(2)}_\mathrm{H}(0) = 0.0018 \pm 0.0002$) 确认了高纯度单光子运行，并通过 Franson 干涉实现了高保真时能量纠缠（可见度为 $98.9 \pm 0.5\%$）。在周期脉冲 racetrack 共振器中，我们绘制了覆盖 telecom C- 和 L 波段的宽广量子频率 comb。通过隔离单个频率相关的光子对，我们测得高光谱亮度 $11~\mathrm{GHz}~\mathrm{mW}^{-1}~\mathrm{GHz}^{-1}$。这些结果在 $\chi^{(2)}$ 集成平台中与最先进水平相当，使 TFLT 成为集成量子光源的强有力竞争者，可用于波长复用量子通信和光子量子信息处理等应用。