#O-22

Konwersja i kształtowanie widma pojedynczych fotonów
z zastosowaniem średniej podczerwieni

Michał MIKOŁAJCZYK, Michał KARPIŃSKI

Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki, ul. Pasteura 5, 02-097 Warszawa

Budowa dużych systemów kwantowych nie może się obejść bez łączenia elementów działających na różnych długościach fali, o różnych wymaganiach widmowych i czasowych względem impulsów [1]. Łączenie może być umożliwione dzięki Kwantowej Konwersja Częstości, która pozwala na duże przesunięcia w widmie za pomocą procesów generacji sumy/różnicy częstości (GSC/GRC). Adaptowanie długości fali do pasma telekomunikacyjnego przez GRC może wymagać pompowania światłem z zakresu średniej, a nawet dalekiej podczerwieni.
W tej pracy prezentujemy konwerter pojedynczych fotonów, konwertujący impulsy o parametrach widmowych i czasowych odpowiadających emisji z kropki kwantowej (długość fali 798 nm, szerokość widmowa 5 GHz, czas trwania 150 ps) do parametrów standardowego kanału telekomunikacyjnego (1300 nm, 100 GHz, <25 ps) z możliwością nawet większej manipulacji (>500 GHz, <1ps). Schemat działania konwertera zaprezentowany jest na Rys. 1. Parametry eksperymentalne wymusiły użycie urządzeń na średnią podczerwień tj. lasera femtosekundowego, czy modułu kompensacji dyspersji.
Prezentowany konwerter wyróżnia się połączeniem zmiany długości fali, konwersji szerokości widmowej i czasu trwania impulsu w jeden krok.

Rys. 1. Konwersja sygnału. Sygnał wejściowy ma wąskie widmo i długi czas trwania impulsu, typowe dla kropek kwantowych.
GRC zachodzi wyłącznie, gdy widma sygnału i pompy się przekrywają.
Silny świergot obecny w pompie: 1) Sprawia, że tylko część widma pompy bierze udział w GRC,
2) Koduje obwiednię czasową sygnału w widmie wyjściowym, 3) Przekłada się na świergot sygnału wyjściowego.

Literatura
[1] Sośnicki, F., Mikołajczyk, M., Golestani, A. & Karpiński, M. Interface between picosecond and nanosecond quantum light pulses. Nat. Photonics 17, 761–766 (2023)