Ultranarrow Faraday rotation filter for creating narrowband atom-resonant entangled photon pairs

Abstract

[ANGLÈS] We describe experimental results on a novel optical filter based on the FADOF (Faraday Anomalous Dispersion Optical Filter) principle, and its application to production of atom-resonant entangled photon pairs at the D_1 line of atomic rubidium. The filter uses natural-abundance rubidium vapor in an axial magnetic field to produce Faraday rotation up to pi/2 in the transparent regions adjacent to Rb absorption features. When the Faraday rotator is placed between crossed polarizers, the resulting system shows a 400 MHz FWHM transmission window with 70% peak transmission, and out-of-band rejection up to 10^5. Using this device we demonstrate selection of atom-resonant photon pairs from a type-I cavity-enhanced spontaneous parametric downconversion source (CESPDC). We also present an exact calculation of the time correlations, i.e., the g^(2)(T), of photons from the CESPDC. This is the first time fully-indistinguishable atom-resonant photon pairs have been observed.

[CASTELLÀ] Presentamos resultados experimentales sobre un nuevo filtro óptico basado en el principio de FADOF (Faraday Anomalous Dispersion Optical Filter), y su aplicación para la producción de parejas de fotones entrelazados resonantes con átomos de rubidio en la línea D_1. El filtro utiliza vapor de rubidio en l’abundancia natural en un campo magnético axial para producir la rotación de Faraday hasta pi/2 en las regiones transparentes vecinas a la absorción de rubidio. Cuando el rotador de Faraday está posicionado entre polarizadores cruzados, el sistema demuestra a 400 MHz de FWHM una ventana de transmisión con 70% de transmisión máxima y un rechazo fuera de la banda de hasta 10^5. Utilizando este aparato demostramos la selección de parejas de fotones resonantes con el Rb provenientes de una cavity-enhanced spontaneous parametric downconversion source (CESPDC) de tipo 1. Además presentamos el cálculo exacto de las correlaciones temporales, i.e. la g^2(T) de los fotones de CESPDC. Es la primera vez que se observan parejas de fotones completamente indistinguibles y resonantes con átomos.

[CATALÀ] Presentem resultats experimentals sobre un nou filtre òptic basat en el principi de FADOF (Faraday Anomalous Dispersion Optical Fiber), i la seva aplicació per a la producció de parelles de fotons entrellaçats ressonants amb àtoms de rubidi en la línia D_1. El filtre utilitza vapor de rubidi en l’abundància natural en un camp magnètic axial per a produir la rotació de Faraday fins a pi/2 en les regions transparents veines a la absorció del rubidi. Quan el rotador Faraday està posicionat entre polaritzadors creuats, el sistema demostra a 400 MHz de FWHM una finestra de transmissió amb 70% de transmissió màxima i un rebuig fora de la banda de fins a 10^5. Utilitzant aquest aparell demostrem la selecció de parelles de fotons ressonants amb el Rb provinents de una cavity-enhanced spontaneous parametric downconversion source (CESPDC) de tipus 1. A més presentem el càlcul exàcte de les correlacions temporals, i.e. la g^2(T), dels fotons de CESPDC. És la primera vegada que s’observen parelles de fotons completament indistingibles i ressonants amb àtoms.