专利名称：小型量子纠缠源教学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及教学系统，尤其是一种小型量子纠缠源教学系统。
背景技术：
量子力学的基本原理和经典理论完全不同，很多观念是违背经典直觉的，特别是其中的纠缠性质，更是让人匪夷所思。难以从生活中找到合适的例子来验证对量子力学的印象，量子性质只可能在微观尺度下的量子系统中才能得到体现。量子纠缠作为大自然中非常奇妙的性质，它可以使得两个相距非常远，甚至于中间没有任何可以传播的介质或者彻底屏蔽的空间之间发生关联。为了挽救经典观念，诞生了实在论，试图解释现有的所有量子现象。在诸多问题上，局域实在论和量子力学都是等价的。然而，Bell不等式的出现，给予了一个检验局域实在论和量子力学孰对孰错的方法。为了能够让学生深入理解量子力学的基本原理和性质， 有必要研发一套方便携带，方便使用，方便调节参数的一体化的小型纠缠源系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种携带和使用方便、便于调节参数的小型量子纠缠源教学系统。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种小型量子纠缠源教学系统，包括激光器，激光器发出激光的一侧设置聚焦装置，聚焦装置的出光侧设置第一反射装置，第一反射装置位于聚焦装置与纠缠装置之间，纠缠装置的出光侧设置补偿装置，第二反射装置位于纠缠装置与补偿装置之间，补偿装置的出光侧设置收集装置，测量装置位于补偿装置与收集装置之间。由上述技术方案可知，本发明可以让学生亲自动手通过对实验光路的调试，完成量子纠缠产生的过程，并通过测量极化关联曲线直观地看到量子力学的基本性质，并且可以完成Bell不等式的检验实验，从而直接检验量子力学基本原理。本发明的结构简单，所有的器件能够集成在一个平台上，便于携带和使用。
图1是本发明的原理框图。
具体实施例方式
一种小型量子纠缠源教学系统，包括激光器1，激光器1发出激光的一侧设置聚焦装置，聚焦装置的出光侧设置第一反射装置，第一反射装置位于聚焦装置与纠缠装置之间， 纠缠装置的出光侧设置补偿装置，第二反射装置位于纠缠装置与补偿装置之间，补偿装置的出光侧设置收集装置，测量装置位于补偿装置与收集装置之间，所述的收集装置通过光纤16与单光子探测器相连，如图1所示。如图1所示，所述的激光器1、聚焦装置、第一反射装置、纠缠装置、第二反射装置、 补偿装置、测量装置和收集装置集成安装在一个实验平台上，体积小，便于携带。补偿装置用于进行纠缠补偿，提高纠缠性能；测量装置用于检测纠缠性质，再由收集装置进行收集。如图1所示，所述的聚焦装置为透镜2，泵浦光源——激光器1发出的紫光，经过透镜2聚焦，所述的第一反射装置由用于改变光路方向的第一、二紫光反射镜3、4组成，第一紫光反射镜3呈+45度角布置，第二紫光反射镜4位于第一紫光反射镜3的正下方且呈-45 度角布置，所述的纠缠装置采用非线性晶体BBO 5，非线性晶体BBO 5在30cm的距离内实现能够产生纠缠高效率、高收集效率的合适聚焦光束。所述的第二反射装置由用于改变光路方向的第一、二、三、四红外反射镜6、7、8、9 组成，用于接收非线性晶体BBO 5发出的第一路纠缠光的第一红外反射镜6呈-45度角布置，第二红外反射镜7位于第一红外反射镜6的正下方且呈+45度角布置，用于接收非线性晶体BBO 5发出的第二路纠缠光的第三红外反射镜8呈+45度角布置，第四红外反射镜9 位于第三红外反射镜8的正上方且呈-45度角布置。所述的第一、二路纠缠光，经过两块红外波段反射镜，在30cm长、IOcm宽的空间内实现对单光子水平的纠缠光字的收集。非线性晶体BBO 5发出的非纠缠光至光垃圾篓17。所述的补偿装置由第一、二补偿装置10、11组成，所述的测量装置由第一、二测量装置12、13组成，所述的收集装置由第一、二收集装置14、15组成，第一补偿装置10位于第二红外反射镜7与第一测量装置12之间，第一测量装置12位于第一补偿装置10与第一收集装置14之间，第二补偿装置11位于第四红外反射镜9与第二测量装置13之间，第二测量装置13位于第二补偿装置11与第二收集装置15之间。如图1所示，所述的第一、二补偿装置10、11均由半波片和补偿非线性晶体BBO组成，补偿非线性晶体BBO的厚度为非线性晶体BBO 5厚度的一半；所述的第一、二测量装置 12,13均由半波片和分束器组成。所述的激光器1、透镜2和第一紫光反射镜3位于同一中心水平轴线上，第二紫光反射镜4与非线性晶体BBO 5位于同一中心水平轴线上，所述的第二红外反射镜7、第一补偿装置10、第一测量装置12、第一收集装置14位于同一中心水平轴线上，第四红外反射镜9、第二补偿装置11、第二测量装置13、第二收集装置15位于同一中心水平轴线上。本发明容许对实验光路参数进行调试，并且可以利用配套的软件显示原始实验数据和实验结果，可以帮助学生加深对量子力学的基本原理的理解。作为一个基础的量子系统，本装置可以用于很多后续量子光学实验，比如单光子干涉，双子干涉实验，具有良好的教学演示性。
权利要求
1.一种小型量子纠缠源教学系统，其特征在于包括激光器(1)，激光器(1)发出激光的一侧设置聚焦装置，聚焦装置的出光侧设置第一反射装置，第一反射装置位于聚焦装置与纠缠装置之间，纠缠装置的出光侧设置补偿装置，第二反射装置位于纠缠装置与补偿装置之间，补偿装置的出光侧设置收集装置，测量装置位于补偿装置与收集装置之间。
2.2、根据权利要求1所述的小型量子纠缠源教学系统，其特征在于所述的收集装置通过光纤(16)与单光子探测器相连。
3.根据权利要求1所述的小型量子纠缠源教学系统，其特征在于所述的激光器(1)、 聚焦装置、第一反射装置、纠缠装置、第二反射装置、补偿装置、测量装置和收集装置集成安装在一个实验平台上。
4.根据权利要求1所述的小型量子纠缠源教学系统，其特征在于所述的聚焦装置为透镜(2)，所述的第一反射装置由第一、二紫光反射镜(3、4)组成，第一紫光反射镜(3)呈 +45度角布置，第二紫光反射镜(4)位于第一紫光反射镜(3)的正下方且呈-45度角布置， 所述的纠缠装置采用非线性晶体BBO (5)，所述的第二反射装置由第一、二、三、四红外反射镜(6、7、8、9)组成，用于接收非线性晶体BBO (5)发出的第一路纠缠光的第一红外反射镜 (6)呈-45度角布置，第二红外反射镜(7)位于第一红外反射镜(6)的正下方且呈+45度角布置，用于接收非线性晶体BBO (5)发出的第二路纠缠光的第三红外反射镜(8)呈+45度角布置，第四红外反射镜(9)位于第三红外反射镜(8)的正上方且呈-45度角布置，所述的补偿装置由第一、二补偿装置(10、11)组成，所述的测量装置由第一、二测量装置(12、13)组成，所述的收集装置由第一、二收集装置(14、15)组成，第一补偿装置(10)位于第二红外反射镜(7)与第一测量装置(12)之间，第一测量装置(12)位于第一补偿装置(10)与第一收集装置(14)之间，第二补偿装置(11)位于第四红外反射镜(9)与第二测量装置(13)之间， 第二测量装置(13)位于第二补偿装置(11)与第二收集装置(15)之间。
5.根据权利要求4所述的小型量子纠缠源教学系统，其特征在于所述的第一、二补偿装置(10、11)均由半波片和补偿非线性晶体BBO组成，补偿非线性晶体BBO的厚度为非线性晶体BBO (5)厚度的一半；所述的第一、二测量装置(12、13)均由半波片和分束器组成。
6.根据权利要求4所述的小型量子纠缠源教学系统，其特征在于所述的激光器(1)、 透镜(2)和第一紫光反射镜(3)位于同一中心水平轴线上，第二紫光反射镜(4)与非线性晶体BBO (5)位于同一中心水平轴线上，所述的第二红外反射镜(7)、第一补偿装置(10)、第一测量装置(12)、第一收集装置(14)位于同一中心水平轴线上，第四红外反射镜(9)、第二补偿装置(11)、第二测量装置(13)、第二收集装置(15)位于同一中心水平轴线上。
全文摘要
本发明涉及一种小型量子纠缠源教学系统，包括激光器，激光器发出激光的一侧设置聚焦装置，聚焦装置的出光侧设置第一反射装置，第一反射装置位于聚焦装置与纠缠装置之间，纠缠装置的出光侧设置补偿装置，第二反射装置位于纠缠装置与补偿装置之间，补偿装置的出光侧设置收集装置，测量装置位于补偿装置与收集装置之间。本发明可以让学生亲自动手通过对实验光路的调试，完成量子纠缠产生的过程，并通过测量极化关联曲线直观地看到量子力学的基本性质，并且可以完成Bell不等式的检验实验，从而直接检验量子力学基本原理。本发明的结构简单，所有的器件能够集成在一个平台上，便于携带和使用。
文档编号G09B23/20GK102254474SQ20111017017
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者张英华, 彭承志, 蔡昕东, 赵勇, 金贤敏, 陈腾云 申请人:安徽量子通信技术有限公司