Details

В статье исследовались оптические потери для волноводов, предназначенных для создания квантовых фотонных гейтов на длине волны 810 нм. Целью данной работы является создание интегрально-оптических одномодовых волноводов для квантовых фотонных гейтов на длине волны 810 нм с минимальными оптическими потерями. Отдельной задачей является оценка оптических потерь, допустимых для сохранения необходимой степени запутанности пары фотонов. Метод. Волноводы были изготовлены методом термической диффузии ионов титана в подложку, представляющую собой X-срез номинально-чистого ниобата лития LiNbO[3]. Оценка оптических потерь производится путём экспериментального измерения уровня потерь на единицу длины волновода. Излучение вводилось и выводилось из волновода при помощи отрезков волокон, один конец которых был с разъёмом, а другой - оканчивался простым сколом. Между сколом волокна и торцом волновода добавлялась капля иммерсионной жидкости. Измерения проводились для обоих типов поляризаций. Основные результаты. Были изготовлены шесть групп образцов. В каждой группе были образцы с шириной полоски d = 3,0, 2,0 и 1,5 мкм. Представлены результаты измерения оптических потерь в изготовленных волноводах. Выяснено, что минимальными потерями обладают волноводы, изготовленные с шириной используемой полоски титана d ~ 3 мкм. По нашим оценкам, минимальные потери составили для поперечной магнитной поляризации примерно 0,20-0,25 дБ/см, а для поперечной электрической поляризации - 0,1 дБ/см. Практическая значимость. Изготовленные волноводы с шириной полоски d ~ 3 мкм потенциально могут быть использованы для создания квантовых фотонных гейтов в интегрально-оптическом исполнении. Выбранная длина волны 810 нм позволит уже в ближайшей перспективе приступить к разработке фотонных гейтов на основе предлагаемых волноводов, поскольку одним из наиболее доступных путей создания пар запутанных фотонов, с точки зрения эксперимента, является использование лазера на длине волны 405 нм с последующим удвоением длины волны при помощи нелинейного кристалла бета-бората бария.

The article investigated optical losses for waveguides designed to create quantum photon gates at a wavelength of 810 nm. Aim of study. Creation of integrated optical single-mode waveguides for quantum photon gates at a wavelength of 810 nm; estimation of optical losses acceptable to maintain the necessary degree of entanglement of a pair of photons. Method. The waveguides were manufactured by thermal diffusion of titanium ions into a substrate, which is an X-slice of nominally pure lithium niobate LiNbO[3]. The optical loss is estimated by experimentally measuring the loss level per unit waveguide length. Optical radiation was coupled into and out of the waveguide using fiber segments, one end of which was with a connector, and the other ended with a simple cleaving. A drop of immersion liquid was added between the fiber cleavage and the end of the waveguide. Measurements were carried out for both polarizations. Main results. Six groups of samples were produced. In each group there were samples with strip widths d = 3,0, 2,0 and 1,5 microns. The results of measuring optical losses in manufactured waveguides are presented. It was found out that waveguides made with the width of the titanium strip used d ~ 3 microns have minimal losses. According to our estimates, the minimum losses were approximately 0,20-0,25 dB/cm for transverse magnetic polarization, and 0,1 dB/cm for transverse electric polarization. Practical significance. Manufactured waveguides with a strip width of d ~ 3 microns can potentially be used to create quantum photonic gates in an integrated optical design. The chosen wavelength of 810 nm will allow us to start developing photonic gates based on the proposed waveguides in the near future, since one of the most accessible ways to create pairs of entangled photons, from the experimental point of view, is to use a laser at a wavelength of 405 nm, followed by doubling the wavelength using a nonlinear beta barium borate crystal.