仅使用现成光学元件的超亮Sagnac型非简并偏振纠缠光子对源

我们研制了一种超亮、非简并、偏振纠缠光子对的Sagnac型光源，同时具有高度稳定性和紧凑性。我们使用一块$20~\text{mm}$长的PPLN体晶体，在$532~\text{nm}$波长连续泵浦下，通过0型自发参量下转换（SPDC）过程产生$785~\text{nm}$信号光和$1651~\text{nm}$闲频光波长的偏振纠缠光子对。装置中使用的所有光学元件均为市售现成元件；因此无需定制或昂贵的多种波长偏振光学器件。同时，由于我们的Sagnac型设计几何结构，无需任何额外主动稳定即可实现长期相位稳定。我们还报道了文献中可查的最高亮度的非简并偏振纠缠光子对之一。即便在$0.034~\text{mW}$的极低泵浦功率下，我们测得符合率为$(6.96\pm 0.03)\times10^{4}$对/秒/毫瓦（在H/V、D/A和R/L三种偏振基测量上平均）。该光源亮度经计算为信号线宽$0.4~\text{nm}$下的$(6.17\pm 0.04)\times10^{6}$对/秒/毫瓦。根据原始符合计数（无任何背景符合修正），测得纠缠态保真度为$(96.72\pm 0.01)\%$，纠缠度为$(94.68\pm 0.20)\%$。报道的Bell-CHSH不等式违背为$S=2.71\pm 0.06$。