和频生成揭示周期极化 KTP 中低的随机占空比误差

在周期极化非线性晶体中进行低噪声量子频率转换，当泵浦波长短于目标波长时已被证明具有挑战性。这至少在很大程度上是泵浦光子的寄生自发参量下转换所致，其效率因周期极化中的制备误差而增加。在此，我们通过测量从 0 到超过 400$\pi$ 的大相位失配范围内的和频生成（SFG）效率，表征了商用周期极化体相磷酸钛氧钾（ppKTP）的极化质量。在所探测范围内，SFG 效率表现得近乎理想，并下降到 $10^{-6}$ 的归一化效率。我们的结果表明，与周期极化铌酸锂相比，由 ppKTP 中随机占空比误差形成的任何背景基座都大幅降低。随机占空比误差的标准偏差可估计为小于畴长的 2%。由此，我们预期噪声谱密度至少比当前最先进的单步频率转换器小一个数量级。