Title (eng)
Focal parameters of a brightness optimised type-II Sagnac-based entangled photon-pair source
Parallel title (deu)
Fokusparameter einer auf Helligkeit optimierten Typ-II verschränkte Sagnac-Photonenpaarquelle
Author
Jan Karl Lang
Advisor
Anton Zeilinger
Assessor
Marcus Huber
Abstract (deu)
Ziel dieser Masterarbeit ist es, eine Quelle mit einer hohen Helligkeit von Photonenpaaren zu erreichen, ohne dabei zu viele einzelne Photonen zu erzeugen. Ausgangspunkt dieser Masterarbeit ist das Rauschresistente hochdimensionale nicht-lokale Interferenzexperiment, das bereits im Labor durchgeführt wurde. Für die Erweiterung auf eine optischen Freiraumkommunikationslink über 10km benötigt die Photonenpaarquelle ein Upgrade. Um die verwendete Photonenpaarquelle vom Typ II mit einem Kristall von 30mm zu optimieren, werden die Kopplerlinsen variiert. Die Helligkeit für einzelne Photonen beträgt B_s = (252±13)·1000/(mW·s). Dies ist die maximale Grenze für die Einzelphotonenrate im gesamten Setup. Gleichzeitig wird auch die höchste Helligkeit für Photonenpaare mit B_p = (65,6±3,6)·1000/(mW·s) erreicht. Das Heralding ist dabei η = (26,04±0,59)%. Ein zweites Paar Linsen konnte auch mit einem höheren Heralding von η = (30,4±0,62)% gefunden werden. Die Helligkeit beträgt für dieses Linsenpaar jedoch nur B_p = (59,5±3,3)·1000/(mW·s). Die verwendete Theorie zur Optimierung der Helligkeit in der Quelle ist in guter Übereinstimmung für das gemessene Heralding. Für die Helligkeit hingegen ist die Theorie nur eine gute Näherung, wo das Maximum gefunden werden kann. Für beide Linsenpaare liegt die Visibility in HV- und DA-Polarisation über 99,0%. Ein Bell-Test beweist die Erzeugung maximal verschränkter Zustände. Die Quelle befindet sich dabei im spektral entarteten Zustand. Durch die Gesamtoptimierung der Fokusparameter ist die Quelle um den Faktor 6 heller als die zuvor verwendete Quele bei der Durchführung im Labor und hat es ermöglicht, das Rauschresistente hochdimensionale nicht-lokale Interferenzexperiment über einen Freiraumkommunikationslink und nicht nur im Labor durchzuführen.
Abstract (eng)
This master thesis accomplished a way to build a bright narrow bandwidth type-II photon pair source with a crystal of 30mm length. To optimise the source the coupler lenses are exchanged for generating a source with a high photon pair brightness without creating too many single photons. This requirements are retrieved from the noiseresilient free-space high dimensional non-local interference project where one part is close to the source and the other part is 10km away. This experiment was already carried out just in the laboratory and the source needed an upgrade for the extension to the free-space link. The brightness is B_s = (252±13)·10000/(mW·s) for single photons which is the limit for the maximal acceptable single photon rate in the setup. Thereby also the highest brightness for photon pairs is achieved with B_p = (65.6±3.6)·1000/(mW·s). The heralding is η = (26.04±0.59)%. A second pair of lenses is also found with a higher heralding of η = (30.4±0.62)% and can therefore serve as an alternative use for the source. The brightness is just B_p = (59.5±3.3)·1000/(mW·s)for this lens pair. The theory used to optimize the brightness in the source is a good prediction for the heralding. The theory for the brightness itself is only a good approximation where the maximum could be found. For both lens pairs the visibility in HV and DA polarization is over 99.0%. A Bell test proves the generation of maximally entangled states. The source is thereby in the spectral degenerate case. Through the overall optimisation of the focal parameters the source is a factor 6 brighter than the source in just the laboratory experiment and so it was possible to carry out the noiseresilient high dimensional non-local interference experiment over a free-space of 10km and not just only in the laboratory.
Keywords (eng)
brightnesspairsourceentanglementtype-IIphotonSagnac-basedSPDC
Keywords (deu)
HelligkeitPaarQuelleVerschränkungtyp-IIPhotonSagnac
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1366580
rdau:P60550 (deu)
iii, 52 Seiten, Seite I-VII : Illustrationen, Diagramme
Number of pages
79
Association (deu)
Title (eng)
Focal parameters of a brightness optimised type-II Sagnac-based entangled photon-pair source
Parallel title (deu)
Fokusparameter einer auf Helligkeit optimierten Typ-II verschränkte Sagnac-Photonenpaarquelle
Author
Jan Karl Lang
Abstract (deu)
Ziel dieser Masterarbeit ist es, eine Quelle mit einer hohen Helligkeit von Photonenpaaren zu erreichen, ohne dabei zu viele einzelne Photonen zu erzeugen. Ausgangspunkt dieser Masterarbeit ist das Rauschresistente hochdimensionale nicht-lokale Interferenzexperiment, das bereits im Labor durchgeführt wurde. Für die Erweiterung auf eine optischen Freiraumkommunikationslink über 10km benötigt die Photonenpaarquelle ein Upgrade. Um die verwendete Photonenpaarquelle vom Typ II mit einem Kristall von 30mm zu optimieren, werden die Kopplerlinsen variiert. Die Helligkeit für einzelne Photonen beträgt B_s = (252±13)·1000/(mW·s). Dies ist die maximale Grenze für die Einzelphotonenrate im gesamten Setup. Gleichzeitig wird auch die höchste Helligkeit für Photonenpaare mit B_p = (65,6±3,6)·1000/(mW·s) erreicht. Das Heralding ist dabei η = (26,04±0,59)%. Ein zweites Paar Linsen konnte auch mit einem höheren Heralding von η = (30,4±0,62)% gefunden werden. Die Helligkeit beträgt für dieses Linsenpaar jedoch nur B_p = (59,5±3,3)·1000/(mW·s). Die verwendete Theorie zur Optimierung der Helligkeit in der Quelle ist in guter Übereinstimmung für das gemessene Heralding. Für die Helligkeit hingegen ist die Theorie nur eine gute Näherung, wo das Maximum gefunden werden kann. Für beide Linsenpaare liegt die Visibility in HV- und DA-Polarisation über 99,0%. Ein Bell-Test beweist die Erzeugung maximal verschränkter Zustände. Die Quelle befindet sich dabei im spektral entarteten Zustand. Durch die Gesamtoptimierung der Fokusparameter ist die Quelle um den Faktor 6 heller als die zuvor verwendete Quele bei der Durchführung im Labor und hat es ermöglicht, das Rauschresistente hochdimensionale nicht-lokale Interferenzexperiment über einen Freiraumkommunikationslink und nicht nur im Labor durchzuführen.
Abstract (eng)
This master thesis accomplished a way to build a bright narrow bandwidth type-II photon pair source with a crystal of 30mm length. To optimise the source the coupler lenses are exchanged for generating a source with a high photon pair brightness without creating too many single photons. This requirements are retrieved from the noiseresilient free-space high dimensional non-local interference project where one part is close to the source and the other part is 10km away. This experiment was already carried out just in the laboratory and the source needed an upgrade for the extension to the free-space link. The brightness is B_s = (252±13)·10000/(mW·s) for single photons which is the limit for the maximal acceptable single photon rate in the setup. Thereby also the highest brightness for photon pairs is achieved with B_p = (65.6±3.6)·1000/(mW·s). The heralding is η = (26.04±0.59)%. A second pair of lenses is also found with a higher heralding of η = (30.4±0.62)% and can therefore serve as an alternative use for the source. The brightness is just B_p = (59.5±3.3)·1000/(mW·s)for this lens pair. The theory used to optimize the brightness in the source is a good prediction for the heralding. The theory for the brightness itself is only a good approximation where the maximum could be found. For both lens pairs the visibility in HV and DA polarization is over 99.0%. A Bell test proves the generation of maximally entangled states. The source is thereby in the spectral degenerate case. Through the overall optimisation of the focal parameters the source is a factor 6 brighter than the source in just the laboratory experiment and so it was possible to carry out the noiseresilient high dimensional non-local interference experiment over a free-space of 10km and not just only in the laboratory.
Keywords (eng)
brightnesspairsourceentanglementtype-IIphotonSagnac-basedSPDC
Keywords (deu)
HelligkeitPaarQuelleVerschränkungtyp-IIPhotonSagnac
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
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https://phaidra.univie.ac.at/o:1366581
Number of pages
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