准相位匹配量子频率转换器及更高阶反向射频场发生过程的噪声分析

量子频率转换（QFC）将是未来量子技术中不可或缺的要素。例如，大型光纤基量子网络需要QFC来互连诸如发射器、通道、存储器和探测器等异构组件。现有QFC设备——通常 implemented in 周期调制非线性晶体——的性能常常受到当泵浦波长位于转换波长之间时产生的 parasitic noise 的严重限制。本文全面调查了以1064 nm CW激光泵浦的QFC设备的噪声谱。该转换器实现为一种基质周期调制钾镶钛磷酸盐（ppKTP）晶体，针对637 nm和1587 nm之间的转换进行准相位匹配。该晶体经polishing和coating处理后，通过共挤腔增强泵浦场，放大系数达50倍。虽然拉曼散射在1140 nm至1330 nm范围内主导噪声背景，但在更大的能量位移（超过60 THz）处，parasitic 自发参数场发生（SPDC）为最强的噪声来源。进一步地，噪声谱被一系列狭带峰所污染，我们将其归因于一种此前未被识别的更高阶反向射频场发生过程——在我们的测量中可见高达44阶的准相位匹配次序。本工作为使用准相位匹配晶体的QFC设备提供了限制性噪声来源的全面概览，将对指导其未来开发方面具有重要价值。