Broadband Spontaneous Parametric Downconversion in Reconfigurable Poled Linearly-Uncoupled Resonators
本文研究通过 Mach-Zehnder 干涉仪非线性耦合的周期性极化线性非耦合谐振腔中的自发参量下转换，无需色散工程即可在数百 nm 宽带内高效产生光子对。
2024-06-26 physics.optics
Direct transfer of pump amplitude to parametric down-converted photons
我们的数值和实验表明，所有的自发参量下转换（SPDC）产生的光子遵循一个横向振幅类似的泵。这种从泵浦到SPDC的幅度转移在由孔径限制的下转换光子的傅立叶图像平面中被揭示。我们还观察到一个相当大的位移的图像平面从实际的傅立叶平面，当孔径的大小逐渐增加。下转换光子的傅立叶图像的移位影响在具有参数下转换光子对的各种量子相关实验中基于空间模式的投影的质量。这一结果对下转换光子在量子成像和量子通信中的应用有一定的参考价值。
2017-05-09 physics.optics quant-ph
High-purity frequency-degenerate photon pair generation via cascaded SFG/SPDC in thin film lithium niobate
Centre suisse d'électronique et de microtechnique（瑞士电子与微技术研究中心）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
通过级联SFG/SPDC在薄层铌酸锂波导中实现高纯度频率退化光子对生成，提升量子信息处理的信噪比和纯度。
2025-12-15 physics.optics quant-ph
Selective tuning of Hilbert spaces in states encoded with spatial modes of light
光的空间模式直接给出了跨越无限维希尔伯特空间的最容易获得的自由度。利用自发参量下转换（SPDC）过程实现的高维空间模纠缠一般局限于抽运中单个空间模所定义的子空间。进入其他模态子空间可以实现泵浦光束携带几个容易调谐的横模。作为一个原理验证实验，我们在一个非线性的SPDC过程中产生的双光子态与泵作为一阶拉盖尔-高斯（或厄米-高斯）模式的叠加。我们表明，所产生的状态可以很容易地在不同的子空间之间进行调谐，通过控制各自的模式在泵浦叠加的内容。
2019-12-14 physics.optics quant-ph
Experimental generation of polarization entanglement from spontaneous parametric down-conversion pumped by spatiotemporally highly incoherent light
本文实验研究时空高度非相干LED泵浦对SPDC偏振纠缠的影响，测得双量子比特态并发度0.531、纯度0.647，与理论一致，并指出STHI泵浦在波长覆盖和抗散射量子通信方面具有应用价值。
2023-02-15 physics.optics quant-ph
A classical model of spontaneous parametric down-conversion
我们将自发参量下转换（SPDC）建模为抽运场和假设的随机“真空”种子场的经典差频产生（DFG）。我们分析表明，从DFG过程中产生的场的二阶时空相关复制的信号场从SPDC。具体而言，对于低增益，该模型是一致的量子计算的信号光子的约化密度矩阵;和高增益，该模型的预测是在良好的协议与我们的实验测量的远场强度分布，轨道角动量谱，和波长谱的SPDC字段增加泵浦强度。我们进一步从理论上表明，该模型成功地捕获了二阶SU（1，1）干涉和诱导的相干效应在两个增益制度。有趣的是，该模型还正确地预测了在低增益制度的对象透射率的干涉可见度的线性缩放-一个功能，通常被视为诱导相干的非经典性的典型签名。我们的模型不仅可能导致新的基本见解的经典量子划分的背景下，SPDC和诱导的相干性，但也可以是一个有用的理论工具，许多实验和应用的基础上SPDC。
2022-01-11 physics.optics quant-ph
Engineering walk-off-induced orbital angular momentum spectrum in spontaneous parametric downconversion
University of Rochester（罗切斯特大学）；The Institute of Optics, University of Rochester（罗切斯特大学光学研究所）；University of Ottawa（渥太华大学）
本文研究了自发参量下转换中泵浦行走偏移对轨道角动量守恒的影响，推导了总轨道角动量分布与泵浦行走偏移角的标度关系，提出了利用空间行走偏移工程化量子态的方法。
2026-03-19 physics.optics quant-ph
Correlated Photon Pair Production by Spontaneous Parametric Down Conversion in Quasi-Phase-Matched AlGaAs superlattice Waveguides using a Continuous Wave Pump
本文报道了在准相位匹配的超晶格AlGaAs波导中产生相关光子对的实验结果，实验结果表明，在连续（CW）泵浦下，相干光子对的产生率（>100）比先前报道的脉冲泵浦下AlGaAs波导中的自发下转换（SPDC）方案提高了两个数量级以上。
2013-04-01 physics.optics quant-ph
High Purity OAM Entangled Photons from SPDC with Reduced Spatial Spectral Correlations
Nicolaus Copernicus University in Toruń（托伦哥白尼大学）；University of Canterbury（坎特伯雷大学）
通过优化SPDC源配置，实现高纯度OAM纠缠光子生成，减少空间光谱相关性以提升高维量子通信性能
2026-11-10 physics.optics quant-ph
Polarization Entanglement from Parametric Down-Conversion with a LED Pump
自发参量下转换（SPDC）是产生纠缠的可靠平台。然而，相干激光束是泵浦非线性晶体的必要先决条件。在这里，我们打破这个障碍，产生偏振纠缠光子对使用商业发光二极管（LED）源作为泵浦光。这种效应是违反直觉的，因为LED光源具有极低的空间相干性，其在下转换过程期间转移到双光子波函数。然而，II型相位匹配条件自然地过滤了LED光的特定频率和波长以专门参与SPDC，使得可以生成局部偏振贝尔态，而不管整个横向平面上的全局不相干性。在实验中，我们在违反贝尔不等式的标准框架下，对LED光诱导偏振纠缠度进行了表征。我们已经达到了Bell值$S=2.33\pm 0.097$，明显超过了经典的束缚$S=2$，从而见证了量子纠缠。我们的工作可以扩展到利用其他自然光源，如太阳光和生物光制备偏振纠缠，这为太空的无电量子通信带来了希望。
2022-11-08 physics.optics quant-ph
Enhanced Tunable Photon Pair Generation from Nonlinear Metasurface with Guided-Mode Cavity
本文提出一种带横向导模腔的非线性超表面，通过准正则模式理论预测SPDC速率提升约30倍，并实现光子对发射方向的全光调谐，应用于量子成像。
2025-05-21 physics.optics
Super-critical phasematching for photon pair generation in structured light modes
提出了一种通过自发参量下转换直接产生径向和方位向偏振光子对的方法。这种方法构成了一种新的几何结构的SPDC，其中径向偏振贝塞尔-高斯泵浦光束被引导到一个非线性晶体，与中心传播方向平行的晶体轴。相位匹配条件通过改变泵浦光束的开口角来控制;由于晶体轴不能调谐，我们将此过程称为超临界相位匹配。我们的模型和绘图的空间和偏振输出分布的I型和II型超临界相位匹配。
2016-10-05 physics.optics quant-ph
Degenerate Squeezing in Waveguides: A Unified Theoretical Approach
我们考虑脉冲泵浦自发参量下转换（SPDC）以及脉冲单和双泵浦自发四波混频过程中的波导在一个统一的哈密顿理论框架。在$k$空间中使用线性算子方程，我们的方法允许包含线性损耗、自相位调制和交叉相位调制以及任意阶的色散。我们描述状态演化的二阶矩，我们开发明确的表达式。我们使用我们的方法来计算联合频谱振幅的简并压缩使用SPDC解析在微扰极限，基准我们的理论对众所周知的结果在可忽略的群速度色散的限制，并研究最近提出的量子采样实验的适用性源。
2019-10-23 physics.optics quant-ph
Experimental observation of double-peak structure of coincidence spectra in ultra-fast Spontaneous Parametric Down Conversion
对双光子波函数对称性的要求导致了自发参量下转换（SPDC）符合谱的双峰结构[1]。在这项工作中，我们报告了这种效果的实验观察仔细剪裁参数的SPDC晶体，超快泵浦激光器，和测量装置。研究结果对超快偏振纠缠或频率纠缠混合态的量子态工程具有重要意义。
2012-12-05 physics.optics quant-ph
Spectrally Resolved Higher Order Photon Statistics of Spontaneous Parametric Down Conversion
University at Buffalo - The State University of New York（纽约州立大学布法罗分校）
研究自发参量下转换中光子统计的波长依赖性，通过光谱分析发现不同波长下的非线性行为与泵浦功率关系，采用四探测器HBT干涉仪验证了负二项分布特性，为量子计量和计算提供应用基础。
2025-05-28 physics.optics quant-ph
Bi-photon propagation control with optimized wavefront by means of Adaptive Optics
我们提出了一种有效的方法来控制通过SPDC过程产生的纠缠光子的空间模式。双光子光束的传输是由一个变形镜控制的，该变形镜使404nm连续波二极管激光泵浦与非线性BBO I型晶体相互作用。由于采用了自适应光学系统，所产生的808nm SPDC光的传播在2米的距离内得到了优化。通过变形镜作用与纠缠光子符合计数之间的反馈实现了整个系统的优化。我们还证明了双光子耦合到单模光纤的改善。
2012-10-08 physics.optics quant-ph
Introduction to the Absolute Brightness and Number Statistics in Spontaneous Parametric Down-Conversion
作为一个教程，我们研究的绝对亮度和光子对产生的统计自发参量下转换（SPDC）从第一性原理。在这样做的过程中，我们演示了如何通过一个单一的共同框架，可以理解的SPDC的不同的实现，并使用此导出简单的公式的双光子产生率（每秒对）在各种不同的情况下。特别是，我们考虑了常见的情况下，准直和集中高斯泵浦光束在一个散装的非线性晶体，以及在非线性波导和微环谐振器。此外，我们研究了下转换光的数量统计使用一个非微扰近似（多模压缩真空），提供定量公式的多对生产事件的相对可能性，并探讨如何泵的量子态影响下转换光的后续统计。在此之后，我们考虑的限制的非耗尽泵浦近似，并得出结论，通过执行实验来测试我们的理论预测的有效性的双光子产生率在各种不同的来源。
2018-07-28 physics.optics quant-ph
Spectral and temporal properties of type-II parametric down-conversion: The impact of losses during state generation
本文理论研究有损波导中脉冲自发参量下转换（SPDC）的光谱和时间特性，基于高斯态形式与朗之万方程分析损耗对其关键特性的影响，并提出一种通过测量归一化二阶关联函数测定非线性波导内部损耗的新方法。
2025-01-15 physics.optics quant-ph
12-photon entanglement and scalable scattershot boson sampling with optimal entangled-photon pairs from parametric down-conversion
纠缠光子源同时具有近1的预示效率和不可扩展性是可扩展的光子量子技术的基本要素。设计并实现了一个超快脉冲激光泵浦自发参量下转换（SPDC）简并纠缠光子源，该源同时表现出~97%的前向效率和~96%的独立单光子间的不可分辨性。这种高效率和频率不相关的SPDC源允许产生第一个12光子真正的纠缠，状态保真度为0.572（24）。我们进一步展示了一个蓝图，可扩展的散射玻色子采样使用12个SPDC源和12*12模式干涉仪的三，四，五玻色子采样，产生计数率超过四个数量级高于所有以前的SPDC实验。我们的工作立即实现了多路复用、散射玻色子采样的高效实现，并预示着远程纠缠光子的产生，为可扩展的光子量子技术开辟了一条有前途的道路。
2018-10-11 physics.optics quant-ph
Full-field mapping of spatially varying polarization entanglement generated from spontaneous parametric down-conversion
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of Ottawa（渥太华大学）；Indian Institute of Technology Ropar（印度理工学院罗帕尔分校）；National Research Council（国家研究委员会）；Czech Technical University（捷克理工大学）；Florida International University（佛罗里达国际大学）；Institute for Quantum Studies, Chapman University（查普曼大学量子研究所）
本研究通过全域映射揭示SPDC过程中生成的高维度偏振纠缠态，实现251维超纠缠的潜在应用。
2026-08-21 physics.optics quant-ph
Multimode Spontaneous Parametric Down-Conversion in the Lossy Medium
研究了有耗一维波导中多模自发参量下转换（SPDC）过程。我们提出了一个描述使用一阶关联函数（CF）的荧光领域，作为一个非常富有成效的和简单的方法，为我们提供了一个完整的信息，最终多模状态。我们用四个特征长度尺度来表示多模CF沿晶体的演化方程。我们解决它解析在一个模式的情况下，在多模的情况下，数值。我们捕捉到了三波混频与超短抽运、线性传播和衰减的同时效应，我们能够将演化分为三个阶段并定性地预测它。我们发现损耗并没有破坏SPDC的量子特性，而是稳定了最终态。
2009-10-26 physics.comp-ph physics.optics quant-ph
Second-order correlations and purity of unheralded single photons from spontaneous parametric down-conversion
各种量子技术应用需要具有高产生速率的高纯度单光子。虽然采用不同的方法来产生这样的光子，但来自自发参量下转换（SPDC）的预示单光子是最常用的方法。来自所预示的单光子源的光子产生速率受到探测器记录光子对的符合探测的效率的限制，所述光子对的符合探测低于在每个探测器上单独记录的单光子计数。在本文中，我们提出了一个修正的表达式来计算二阶时间关联函数，$g^{(2)}$为任何固定的时间窗口（bin）和报告的实验表征的未预告和预告的单光子从SPDC过程的纯度。对于给定的泵浦功率，适当地选择时间仓，在没有预示的情况下，我们表明可以以非常高的概率产生具有$g^{(2)}(0) = 0$的更高速率的单光子。
2022-07-14 physics.optics quant-ph
Noncollinear parametric fluorescence by chirped quasi-phase matching for monocycle temporal entanglement
由自发参量下转换（SPDC）产生的两个光子的量子纠缠可以用来探测光周期内的量子光学现象。Harris [Phys. Rev. Lett. 98，063602（2007）]建议使用由准相位匹配（QPM）器件产生的超宽参量荧光，该准相位匹配（QPM）器件的极化周期是啁啾的。在Harris的原始方案中，假设光子是共线产生的，然后通过频率滤波在空间上分离。在这里，我们也建议使用非共线生成的SPDC。在数值计算中，对于532 nm泵浦激光器，要实现1.2周期的时间相关，当非共线条件下，只有10%的啁啾器件就足够了，而在共线条件下，需要很大的啁啾（50%）器件。我们还利用超导纳米线单光子探测器和光电倍增管作为光子探测器，从10%啁啾的MgCl 2晶体中获得了倍频程（790-1610 nm）的非共线参量荧光。观察到的SPDC带宽为194 THz，这是迄今为止啁啾QPM器件实现的最大宽度。从这个实验结果来看，我们的数值分析预测，通过适当的相位补偿，双光子可以被压缩到1.2个周期。
2012-10-23 physics.optics quant-ph
Full Schmidt characterization of spatiotemporally entangled states produced from spontaneous parametric down-conversion
Indian Institute of Technology Ropar（印度理工学院罗帕尔分校）
本研究利用旋转对称性降低计算复杂性，实现了由自发参量下转换生成的时空纠缠态的完整Schmidt分解，揭示了具有轨道角动量的Schmidt模式及谱特性。
2026-02-08 physics.optics quant-ph
Elliptical micropillars for efficient generation and detection of coherent acoustic phonons
本文提出并实验验证了利用椭圆形微柱在单一波长下同时实现相干声子声子的产生与探测，通过交叉偏振泵浦-探测方案使信号相比圆形微柱增强约3.1倍，提升了光声转导效率。
2023-10-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Beamsplitter-free, high bit-rate, quantum random number generator based on temporal and spatial correlations of heralded single-photons
本研究利用自发参量下转换光子对的时间与空间关联，通过分区SPDC环实现无分束器的高速量子随机数发生器，速率达3 Mbps且通过标准随机测试，为进一步提率提供了可行路径。
2024-10-01 physics.optics quant-ph
Mid-infrared Fourier ptychographic upconversion imaging
East China Normal University（华东师范大学）；Chongqing Institute of East China Normal University（华东师范大学重庆研究院）；Shanxi University（山西大学）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）
提出基于椭圆泵浦和傅里叶叠层的中红外上转换成像系统，通过合成孔径和相位恢复实现高分辨率、宽视场成像，空间带宽积比先前提高十倍以上。
2026-05-26 physics.optics
Parametric upconversion of Ince-Gaussian modes
Ince-Gaussian（IG）模是最近发现的一种结构高斯光束，它对应于椭圆坐标系下傍轴波动方程的本征函数。这种传播不变模式在各个领域都有重要意义，特别是它的非线性变换;然而，迄今为止很少有相关的研究。在这项工作中，我们首次报道了IG模式的参量上转换和相关的全场选择规则。我们表明，IG信号可以完美的上转换由flattop-beam泵，相比之下，显着的模式失真时，使用最常见的高斯泵。特别注意的是扭曲的根源，即，由高斯泵浦激发的和频产生引起的径向模退化。该原理验证在相关领域，如高维量子频率接口和上转换成像具有重要意义。
2020-04-27 physics.optics
Stimulated emission tomography for efficient characterization of spatial entanglement
本文利用受激发射层析测量BBO晶体SPDC纠缠光子对在LG基下的联合空间模式分布，实现了与理论相符的高效高维空间纠缠表征。
2024-07-03 physics.optics quant-ph
Comments on: "Introduction to the Absolute Brightness and Number Statistics in Spontaneous Parametric Down-Conversion" (2019 J. Opt. 21, 043501)
本文对前作提出两项改进：完整推导了高斯泵浦下SPDC光子对的绝对产生率以预测光源绝对亮度，并纠正了腔模式量子化维度的符号滥用，引入校正因子使理论预测更接近实验值。
2025-03-03 physics.optics quant-ph
Polarisation-resolved identification of spontaneous four-wave mixing processes in a multimode fused tapered fibre coupler
University of Ottawa（渥太华大学）；National Research Council of Canada（加拿大国家研究委员会）；Nexus for Quantum Technologies, Department of Physics, University of Ottawa（渥太华大学物理系量子技术联盟）；Département de physique et astronomie, Université de Moncton（蒙克顿大学物理与天文学系）；Quantinuum；Corning Incorporated（康宁公司）
本文通过偏振分辨测量和相位匹配计算，识别了多模熔融拉锥光纤耦合器中的自发四波混频过程，区分了模内与模间产生机制，并理论预测了可产生偏振或复合纠缠的泵浦条件。
2026-10-01 physics.optics quant-ph
