基于双腔结构的纠缠光源.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910504380.5 (22)申请日 2019.06.11 (71)申请人 中国科学院半导体研究所 地址 100083 北京市海淀区清华东路甲35 号 (72)发明人 刘汗青牛智川倪海桥何小武 尚向军 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 李坤 (51)Int.Cl. H01S 5/125(2006.01) H01S 5/183(2006.01) H01S 5/323(2006.01) (54)发明名称 基于双腔结构的纠缠光源 (57)。

2、摘要 本公开提供一种基于双腔结构的纠缠光源， 由上至下包括： 上DBR层， 用于提高反射率； 上腔 体， 用于提供上谐振腔模； 中DBR层， 用于提高反 射率； 下腔体， 用于提供下谐振腔模； 以及下DBR 层， 用于提高反射率； 所述基于双腔结构的纠缠 光源， 通过改变材料的结构， 可以直接构造出双 腔模结构， 包括上中下三层分布式布拉格反射镜 (DBR)， 其用于提高反射率， 不需要太复杂的工 艺， 收集纠缠光子对的效率提高了很多。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 110098563 A 2019.08.06 CN 110098563 A 1.一种基于双腔结构的纠缠光源， 由上。

3、至下包括： 上DBR层， 用于提高反射率； 上腔体， 用于提供上谐振腔模； 中DBR层， 用于提高反射率； 下腔体， 用于提供下谐振腔模； 以及 下DBR层， 用于提高反射率。 2.根据权利要求1所述的基于双腔结构的纠缠光源， 所述上DBR层， 包括： 10到15对 GaAs/AlGaAs叠加层。 3.根据权利要求1所述的基于双腔结构的纠缠光源， 所述上DBR层， 包括15对GaAs/ AlGaAs叠加层。 4.根据权利要求1所述的基于双腔结构的纠缠光源， 所述上腔体， 包括： 3层GaAs层， 且 其中镶嵌有InAs量子点。 5.根据权利要求1所述的基于双腔结构的纠缠光源， 所述中DBR层，。

4、 包括： 15到20对 GaAs/AlGaAs叠加层。 6.根据权利要求1所述的基于双腔结构的纠缠光源， 所述中DBR层， 包括15对GaAs/ AlGaAs叠加层。 7.根据权利要求1所述的基于双腔结构的纠缠光源， 所述下腔体， 包括4层GaAs层。 8.根据权利要求1所述的基于双腔结构的纠缠光源， 所述下DBR层， 包括： 20到26对 GaAs/AlGaAs叠加层。 9.根据权利要求1所述的基于双腔结构的纠缠光源， 所述下DBR层， 包括： 26对GaAs/ AlGaAs叠加层。 10.根据权利要求1至9任一项所述的基于双腔结构的纠缠光源， 通过调整上DBR层或下 DBR层的GaAs/A。

5、lGaAs叠加层对数， 改变上腔体或下腔体的半高宽。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110098563 A 2 基于双腔结构的纠缠光源 技术领域 0001 本公开涉及纠缠光源技术领域， 尤其涉及一种基于双腔结构的纠缠光源， 具体为 基于分布式布拉格反射镜(DBR)双腔结构的纠缠光源。 背景技术 0002 光子纠缠是指， 如果将两个来自同一光束的光子分开， 那么其中一个光子被操纵 或者干扰之后， 另一个光子的相应性质也会同时发生改变。 这种关联性是瞬时超距发生的 强关联。 人们对纠缠光源做了大量的研究， 使用非线性晶体结合光路的方法实现光子纠缠 是一种好办法， 目前实验上的光子纠缠数目记录就。

6、是由它创造的， 不过这种方法有很大的 缺陷， 噪音大多， 即纠缠光子对在每个脉冲下产生的概率较低， 通常小于10。 双激子级联 发射是由材料直接激发产生纠缠光子对的主要方式。 自1994年报道的CuCl量子点双激子发 光性质后， 由于双激子发光的独特性质可以被用在量子逻辑门中， 关于双激子发光的理论 和实验20年来一直在持续， 其应用前景巨大。 纠缠光源是量子通讯和量子计算中重要的基 础资源。 0003 纠缠光源应用前景巨大， 但依然没有大规模走出实验室， 进入人类的生产生活， 主 要原因是非线性晶体结合光路的方法效率太低， 而用级联发射的方法则人们对发光材料的 激子纠缠性质的控制不足。 目前。

7、来看， 用固体半导体量子点材料， 通过级联发射产生纠缠光 子的方法可行性最大。 围绕这个技术， 目前的突破主要是采用工艺技术， 来提高效率， 往往 不在材料本身上寻找突破口。 0004 利用耦合光学腔的方法是一种可行的方法。 将两个相同柱子通过光刻的工艺耦合 在一起， 通过调整柱子的直径和之间的间距可以使两个光学腔耦合， 将量子点埋进其中一 个光学腔， 这样就保证了量子点的双激子和激子的能态的确定性耦合。 Purcell效应确保纠 缠光子对发射到两个腔模中， 同时改善了两种光学重组路径的不可分辨性。 这种方法可以 使效率提高到80。 (参见Adrien Dousse et al.， Natur。

8、e466(2010)217.)利用宽带光学天 线也是目前在研究的方法之一。 将量子点埋进AlGaAs中， 在下面加一层银， 当做放射镜， 上 面覆盖一层低折射率的PMMA垫片， 再盖上一层碗装的GaP固态浸润透镜。 通过这种工艺， 收 集纠缠光子对的效率大大提高， 能达到654。 (参见Yan Chen et al .， Nature Communications， (2018)9： 2994.)但是这些方法对工艺要求高， 制作难度大。 0005 公开内容 0006 (一)要解决的技术问题 0007 基于上述问题， 本公开提供了一种基于双腔结构的纠缠光源， 以缓解现有技术中 纠缠光源对工艺要求。

9、高， 制作难度大等技术问题。 0008 (二)技术方案 0009 本公开提供一种基于双腔结构的纠缠光源， 由上至下包括： 上DBR层， 用于提高反 射率； 上腔体， 用于提供上谐振腔模； 中DBR层， 用于提高反射率； 下腔体， 用于提供下谐振腔 模； 以及下DBR层， 用于提高反射率。 说明书 1/4 页 3 CN 110098563 A 3 0010 在本公开实施例中， 所述上DBR层， 包括： 10到15对GaAs/AlGaAs叠加层。 0011 在本公开实施例中， 所述上DBR层， 包括15对GaAs/AlGaAs叠加层。 0012 在本公开实施例中， 所述上腔体， 包括： 3层GaA。

10、s层， 且其中镶嵌有InAs量子点。 0013 在本公开实施例中， 所述中DBR层， 包括： 15到20对GaAs/AlGaAs叠加层。 0014 在本公开实施例中， 所述中DBR层， 包括15对GaAs/AlGaAs叠加层。 0015 在本公开实施例中， 所述下腔体， 包括4层GaAs层。 0016 在本公开实施例中， 所述下DBR层， 包括： 20到26对GaAs/AlGaAs叠加层。 0017 在本公开实施例中， 所述下DBR层， 包括： 26对GaAs/AlGaAs叠加层。 0018 在本公开实施例中， 通过调整上DBR层或下DBR层的GaAs/AlGaAs叠加层对数， 改变 上腔体或。

11、下腔体的半高宽。 0019 (三)有益效果 0020 从上述技术方案可以看出， 本公开基于双腔结构的纠缠光源至少具有以下有益效 果其中之一或其中一部分： 0021 (1)不需要复杂的工艺； 0022 (2)收集纠缠光子对的效率获得提高。 附图说明 0023 图1为本公开实施例基于双腔结构的纠缠光源的结构示意图。 0024 图2为本公开实施例基于双腔结构的纠缠光源的反射谱。 具体实施方式 0025 本公开提供了一种基于双腔结构的纠缠光源， 所述基于双腔结构的纠缠光源， 通 过改变材料的结构， 可以直接构造出双腔模结构， 包括上中下三层分布式布拉格反射镜 (DBR)， 其用于提高反射率， 不需要太。

12、复杂的工艺， 收集纠缠光子对的效率提高了很多。 0026 为使本公开的目的、 技术方案和优点更加清楚明白， 以下结合具体实施例， 并参照 附图， 对本公开进一步详细说明。 0027 在本公开实施例中， 提供一种基于双腔结构的纠缠光源， 如图1所示， 所述基于双 腔结构的纠缠光源， 由上至下包括： 0028 上DBR层， 用于提高反射率； 0029 上腔体， 其用于提供上谐振腔模； 0030 中DBR层， 用于提高反射率； 0031 下腔体， 其用于提供下谐振腔模； 0032 下DBR层， 用于提高反射率； 0033 所述上DBR层， 包括： 多对GaAs/AlGaAs叠加层； 在本公开中， 一。

13、对GaAs/AlGaAs叠加 层即上层为GaAs层， 下层为AlGaAs层的双层结构层。 0034 所述上DBR层中GaAs/AlGaAs叠加层的对数为10到15对， 优选为15对； 0035 所述上腔体， 包括： 多层GaAs层， 且其中镶嵌有InAs量子点。 0036 所述上腔体中GaAs层的层数为3层； 0037 所述中DBR层， 包括： 多对GaAs/AlGaAs叠加层； 说明书 2/4 页 4 CN 110098563 A 4 0038 所述中DBR层中GaAs/AlGaAs叠加层的对数为15到20对， 优选为15对； 0039 所述下腔体， 包括： 多层GaAs层； 0040 所述。

14、下腔体中GaAs层的层数为4层； 0041 所述下DBR层， 包括： 多对GaAs/AlGaAs叠加层； 0042 所述下DBR层中GaAs/AlGaAs叠加层的对数为20到26对， 优选为26对； 0043 通过调整中DBR层的GaAs/AlGaAs叠加层对数， 可以改变上腔体(上谐振腔模)与下 腔体(下谐振腔模)之间的间距； 0044 通过调整上DBR层或下DBR层的GaAs/AlGaAs叠加层对数， 可以改变上谐振腔模或 下谐振腔膜的半高宽； 0045 在本公开实施例中， 如图2所示的基于双腔结构的纠缠光源的反射谱， 与以往的 DBR结构只有一个谐振腔不同的是， 本公开实施例的纠缠光源包。

15、括两个谐振腔(谐振腔模1 和谐振腔模2)， 通过调整所述基于双腔结构的纠缠光中的GaAs/AlGaAs叠加层对数， 使两个 谐振腔耦合， 在其中一个谐振腔镶入量子点， 就可以实现发射纠缠光子。 0046 至此， 已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。 需要说明的是， 在附图或说 明书正文中， 未绘示或描述的实现方式， 均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式， 并 未进行详细说明。 此外， 上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体 结构、 形状或方式， 本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换， 例如。 0047 依据以上描述， 本领域技术人员应当对本公开基于双腔结构的。

16、纠缠光源有了清楚 的认识。 0048 综上所述， 本公开提供了一种基于双腔结构的纠缠光源， 其包括： 上中下三层分布 式布拉格反射镜(DBR)， 其用于提高反射率； 上腔体， 其用于提供一个谐振腔模， 中间镶嵌量 子点； 下腔体， 其用于提供另一个谐振腔模。 本发明通过改变材料的结构， 可以直接构造出 双腔模结构， 用于制作纠缠光源。 和现有的技术相比， 不需要太复杂的工艺， 收集纠缠光子 对的效率提高了很多， 克服了诸多困难， 有助于纠缠光源的发展。 0049 还需要说明的是， 实施例中提到的方向用语， 例如 “上” 、“下” 、“前” 、“后” 、“左” 、 “右” 等， 仅是参考附图的方。

17、向， 并非用来限制本公开的保护范围。 贯穿附图， 相同的元素由 相同或相近的附图标记来表示。 在可能导致对本公开的理解造成混淆时， 将省略常规结构 或构造。 0050 并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例， 而仅示意本公开实施例的 内容。 另外， 在权利要求中， 不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限 制。 0051 除非有所知名为相反之意， 本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值， 能 够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。 具体而言， 所有使用于说明书及权利要求 中表示组成的含量、 反应条件等等的数字， 应理解为在所有情况中是受到 约 的用语所修 饰。 一般。

18、情况下， 其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中10的变化、 在一些 实施例中5的变化、 在一些实施例中1的变化、 在一些实施例中0.5的变化。 0052 再者， 单词 “包含” 不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。 位于元件之前的 单词 “一” 或 “一个” 不排除存在多个这样的元件。 0053 说明书与权利要求中所使用的序数例如 “第一” 、“第二” 、“第三” 等的用词， 以修饰 说明书 3/4 页 5 CN 110098563 A 5 相应的元件， 其本身并不意味着该元件有任何的序数， 也不代表某一元件与另一元件的顺 序、 或是制造方法上的顺序， 该些序数的使用仅用来使具有某。

19、命名的一元件得以和另一具 有相同命名的元件能做出清楚区分。 0054 此外， 除非特别描述或必须依序发生的步骤， 上述步骤的顺序并无限制于以上所 列， 且可根据所需设计而变化或重新安排。 并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑， 彼 此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用， 即不同实施例中的技术特征可以自由组合 形成更多的实施例。 0055 本领域那些技术人员可以理解， 可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地 改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。 可以把实施例中的模块或单 元或组件组合成一个模块或单元或组件， 以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或 子组件。 除了这。

20、样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外， 可以采用任何 组合对本说明书(包括伴随的权利要求、 摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任 何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。 除非另外明确陈述， 本说明书(包括伴随的权 利要求、 摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、 等同或相似目的的替代特征来代 替。 并且， 在列举了若干装置的单元权利要求中， 这些装置中的若干个可以是通过同一个硬 件项来具体体现。 0056 类似地， 应当理解， 为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个， 在 上面对本公开的示例性实施例的描述中， 本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施。

21、 例、 图、 或者对其的描述中。 然而， 并不应将该公开的方法解释成反映如下意图： 即所要求保 护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。 更确切地说， 如下面 的权利要求书所反映的那样， 公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。 因此， 遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式， 其中每个权利要求本身 都作为本公开的单独实施例。 0057 以上所述的具体实施例， 对本公开的目的、 技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明， 所应理解的是， 以上所述仅为本公开的具体实施例而已， 并不用于限制本公开， 凡 在本公开的精神和原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本公开的保 护范围之内。 说明书 4/4 页 6 CN 110098563 A 6 图1 图2 说明书附图 1/1 页 7 CN 110098563 A 7 。