Abstract
In this article, we review on narrowband photon pairs produced in nonlinear crystals, and especially in atomic ensembles. In atomic ensembles, “write-read” process in pulse mode and spontaneous four-wave mixing process (SFWM) in continuous mode are two popular photon pair generation schemes. We specifically discuss the experimental works with continuous SFWM scheme in cold atomic ensembles. Photon pairs produced in these systems are characteristic of controllable long coherence time, and therefore are accessible with direct temporal modulation. We elaborate on the recent techniques on modulation and waveform reshaping of narrow-band paired photons.
Similar content being viewed by others
References
S. L. Braunstein and P. van Loock, Rev. Mod. Phys., 2005, 77(2): 513
N. Gisin, G. Ribordy, W. Tittel, and H. Zbinden, Rev. Mod. Phys., 2002, 74(1): 145
M. D’Angelo and Y. H. Shih, Laser Phys. Lett., 2005, 2: 567
C. S. Wu and I. Shaknov, Phys. Rev., 1950, 77(1): 136
C. A. Kocher and E. D. Commins, Phys. Rev. Lett., 1967, 18(15): 575
A. Aspect, P. Grangier, and G. Roger, Phys. Rev. Lett., 1981, 47(7): 460
S. E. Harris, M. K. Oshman, and R. L. Byer, Phys. Rev. Lett., 1967, 18(18): 732
D. Burnham and D. Weinberg, Phys. Rev. Lett., 1970, 25(2): 84
M. H. Rubin, D. N. Klyshko, Y. H. Shih, and A. V. Sergienko, Phys. Rev. A, 1994, 50(6): 5122
Y. H. Shih, Rep. Prog. Phys., 2003, 66(6): 1009
D. N. Klyshko, Photons and Nonlinear Optics, Gordon and Breach, 1998
Z. Y. Ou and Y. J. Lu, Phys. Rev. Lett., 1999, 83(13): 2556
H. Wang, T. Horikiri, and T. Kobayashi, Phys. Rev. A, 2004, 70(4): 043804
C. E. Kuklewicz, F. N. C. Wong, and J. H. Shapiro, Phys. Rev. Lett., 2006, 97(22): 223601
J. S. Neergaard-Nielsen, B. M. Nielsen, H. Takahashi, A. I. Vistnes, and E. S. Polzik, Opt. Express, 2007, 15(13): 7940
X.-H. Bao, Y. Qian, J. Yang, H. Zhang, Z.-B. Chen, T. Yang, and J.-W. Pan, Phys. Rev. Lett., 2008, 101(19): 190501
F.-Y. Wang, B.-S. Shi, and G.-C. Guo, Opt. Lett., 2008, 33(19): 2191
L. M. Duan, M. D. Lukin, J. I. Cirac, and P. Zoller, Nature, 2001, 414(6862): 413
C. H. van der Wal, M. D. Eisaman, A. André, R. L. Walsworth, D. F. Phillips, A. S. Zibrov, and M. D. Lukin, Science, 2003, 301(5630): 196
A. Kuzmich, W. P. Bowen, A. D. Boozer, A. Boca, C. W. Chou, L. M. Duan, and H. J. Kimble, Nature, 2003, 423(6941): 731
V. Balić, D. A. Braje, P. Kolchin, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett., 2005, 94(18): 183601
P. Kolchin, S. Du, C. Belthangady, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett., 2006, 97(11): 113602
J. M. Wen, S. Du, and M. H. Rubin, Phys. Rev. A, 2007, 76: 013825
S. Du, E. Oh, J. Wen, and M. H. Rubin, Phys. Rev. A, 2007, 76(1): 013803
S. Du, P. Kolchin, C. Belthangady, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett., 2008, 100(18): 183603
X.-S. Lu, Q.-F. Chen, B.-S. Shi, and G.-C. Guo, Chin. Phys. Lett., 2009, 26(7): 064204
P. Chen, S.-Y. Zhou, Z. Xu, Y.-F. Duan, G.-D. Cui, T. Hong, and Y.-Z. Wang, Chin. Phys. Lett., 2011, 28(7): 074214
S. Du, J. Wen, M.H. Rubin, and G. Y. Yin, Phys. Rev. Lett., 2007, 98(5): 053601
T. W. Hansch and A. L. Schawlow, Opt. Commun., 1975, 13: 68
S. Chu, L. Hollberg, J. E. Bjorkholm, A. Cable, and A. Ashkin, Phys. Rev. Lett., 1985, 55(1): 48
E. L. Raab, M. Prentiss, A. Cable, S. Chu, and D. E. Pritchard, Phys. Rev. Lett., 1987, 59(23): 2631
P. D. Lett, R. N. Watts, C. I. Westbrook, W. D. Phillips, P. L. Gould, and H. J. Metcalf, Phys. Rev. Lett., 1988, 61(2): 169
S. E. Harris, Phys. Today, 1997, 50(7): 36
M. Fleischhauer, A. Imamoglu, and J. P. Manarangos, Rev. Mod. Phys., 2005, 77(2): 633
U. Volz and H. Schmoranzer, Physica Scripta, 1996, T65: 48
J. E. Simsarian, L. A. Orozco, G. D. Sprouse, and W. Z. Zhao, Phys. Rev. A, 1998, 57(4): 2448
S. E. Harris and L. V. Hau, Phys. Rev. Lett., 1999, 82(23): 4611
D. A. Braje, V. Balić, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. A, 2003, 68(4): 041801 (R)
P. Grangier, G. Roger, A. Aspect, A. Heidmann, and S. Reynaud, Phys. Rev. Lett., 1986, 57(6): 687
A. Heidmann and S. Reynaud, J. Mod. Opt., 1987, 34(6–7): 923
A. Aspect, G. Roger, S. Reynaud, J. Dalibard, and C. Cohen-Tannoudji, Phys. Rev. Lett., 1980, 45(8): 617
M. W. Mitchell, C. I. Hancox, and R. Y. Chiao, Phys. Rev. A, 2000, 62(4): 043819
A. Einstein, B. Podolsky, and N. Rosen, Phys. Rev., 1935, 47(10): 777
J. S. Bell, Physics, 1964, 1: 195
J. F. Clauser, M. A. Horne, A. Shimony, and R. A. Holt, Phys. Rev. Lett., 1969, 23(15): 880
J. C. Howell, R. S. Bennink, S. J. Bentley, and R. W. Boyd, Phys. Rev. Lett., 2004, 92(21): 210403
D. N. Matsukevich and A. Kuzmich, Science, 2004, 306(5696): 663
P. G. Kwiat, K. Mattle, H. Weinfurter, A. Zeilinger, A. V. Sergienko, and Y. Shih, Phys. Rev. Lett., 1995, 75(24): 4337
Y. H. Shih and C. O. Alley, Phys. Rev. Lett., 1988, 61(26): 2921
Y. H. Shih, A. V. Sergienko, and H. Morton, Phys. Rev. A, 1994, 50(1): 23
C. K. Law, I. A. Walmsley, and J. H. Eberly, Phys. Rev. Lett., 2000, 84(23): 5304
M. N. O’sullivan-Hale, I. Ali Khan, R. W. Boyd, and J. C. Howell, Phys. Rev. Lett., 2005, 94: 220501
I. A. Khan and J. C. Howell, Phys. Rev. A, 2006, 73: 031801 (R)
B.-S. Shi, C. Zhai, F.-Y. Wang, and G.-C. Guo, Front. Phys. China, 2010, 5(2): 131
C. S. Chuu and S. E. Harris, Phys. Rev. A, 2011, 83(6): 061803 (R)
R. H. Stolen, J. E. Bjorkholm, and A. Ashkin, Appl. Phys. Lett., 1974, 24(7): 308
K. O. Hill, D. C. Johnson, B. S. Kawasaki, and R. I. Mac-Donald, J. Appl. Phys., 1978, 49(10): 5098
K. Washio, D. Inoue, and S. Kishida, Electron. Lett., 1980, 16(17): 658
C. L. Lin, W. A. Reed, A. D. Pearson, and H. T. Shang, Opt. Lett., 1981, 6(10): 493
K. Tai, A. Hasegawa, and A. Tomita, Phys. Rev. Lett., 1986, 56(2): 135
T. A. B. Kennedy, Phys. Rev. A, 1991, 44(3): 2113
L. J. Wang, C. K. Hong, and S. R. Friberg, J. Opt. B, 2001, 3(5): 346
J. K. Thompson, J. Simon, H. Loh, and V. Vuletić, Science, 2006, 313(5783): 74
Q. F. Chen, B.-S. Shi, M. Feng, Y.-S. Zhang, and G.-C. Guo, Opt. Express, 2008, 16(26): 21708
R. T. Willis, F. E. Becerra, L. A. Orozco, and S. L. Rolston, Phys. Rev. A, 2010, 82(5): 053842
D.-S. Ding, Z.-Y. Zhou, B.-S. Shi, X.-B. Zou, and G.-C. Guo, Opt. Express, 2012, 20: 11433
D. N. Matsukevich and A. Kuzmich, Science, 2004, 306(5696): 663
M. D. Eisaman, A. André, F. Massou, M. Fleischhauer, A. S. Zibrov, and M. D. Lukin, Nature, 2005, 438(7069): 837
T. Chanelière, D. N. Matsukevich, S. D. Jenkins, S. Y. Lan, T. A. B. Kennedy, and A. Kuzmich, Nature, 2005, 438(7069): 833
A. G. Radnaev, Y. O. Dudin, R. Zhao, H. H. Jen, S. D. Jenkins, A. Kuzmich, and T. A. B. Kennedy, Nat. Phys., 2010, 6(11): 894
A. M. Steinberg, P. G. Kwiat, and R. Y. Chiao, Phys. Rev. Lett., 1993, 71(5): 708
P. Kolchin, C. Belthangady, S. Du, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett., 2008, 101(10): 103601
C. Belthangady, S. Du, C. S. Chuu, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. A, 2009, 80(3): 031803(R)
J. F. Chen, S. Zhang, H. Yan, M.M. T. Loy, G. K. L. Wong, and S. Du, Phys. Rev. Lett., 2010, 104(18): 183604
P. Kolchin, Phys. Rev. A, 2007, 75(3): 033814
J. Wen and M. H. Rubin, Phys. Rev. A, 2006, 74(2): 023808
J. Wen and M. H. Rubin, Phys. Rev. A, 2006, 74(2): 023809
S. Du, J. M. Wen, and M. H. Rubin, J. Opt. Soc. Am. B, 2008, 25(12): C98
H. Yan, S. Zhang, J. F. Chen, M. M. T. Loy, G. K. L. Wong, and S. Du, Phys. Rev. Lett., 2011, 106(3): 033601
A. Pe’er, B. Dayan, A. A. Friesem, and Y. Silberberg, Phys. Rev. Lett., 2005, 94(7): 073601
S. Viciani, A. Zavatta, and M. Bellini, Phys. Rev. A, 2004, 69(5): 053801
M. Hendrych, X. Shi, A. Valencia, and J. P. Torres, Phys. Rev. A, 2009, 79(2): 023817
S. Carrasco, J. P. Torres, L. Torner, A. Sergienko, B. E. Saleh, and M. C. Teich, Opt. Lett., 2004, 29(20): 2429
A. Valencia, A. Ceré, X. Shi, G. Molina-Terriza, and J. P. Torres, Phys. Rev. Lett., 2007, 99(24): 243601
S. E. Harris, Phys. Rev. Lett., 2007, 98(6): 063602
S. Sensarn, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett., 2010, 104(25): 253602
M. B. Nasr, S. Carrasco, B. E. A. Saleh, A. V. Sergienko, M. Teich, J. Torres, L. Torner, D. Hum, and M. Fejer, Phys. Rev. Lett., 2008, 100(18): 183601
J. D. Franson, Phys. Rev. A, 1992, 45(5): 3126
S. E. Harris, Phys. Rev. A, 2008, 78(2): 021807 (R)
S. Sensarn, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett., 2009, 103(16): 163601
P. Kolchin, C. Belthangady, S. Du, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett., 2008, 101(10): 103601
C. Belthangady, S. Du, C. S. Chuu, G. Y. Yin, and S. E. Harris, Phys. Rev. A, 2009, 80(3): 031803 (R)
P. Grangier, G. Roger, and A. Aspect, Europhys. Lett., 1986, 1(4): 173
S. Du, J. M. Wen, and C. Belthangady, Phys. Rev. A, 2009, 79(4): 043811
J. F. Chen, S. Zhang, H. Yan, M.M. T. Loy, G. K. L. Wong, and S. Du, Phys. Rev. Lett., 2010, 104(18): 183604
C. H. Monken, P. H. Souto Ribeiro, and S. Pádua, Phys. Rev. A, 1998, 57(4): 3123
S. Zhang, J. F. Chen, C. Liu, M. M. T. Loy, G. K. L. Wong, and S. Du, Phys. Rev. Lett., 2011, 106(24): 243602
H. Yan, S. L. Zhu, and S. Du, Chin. Phys. Lett., 2011, 28(7): 070307
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Chen, J.F., Du, S. Narrowband photon pair generation and waveform reshaping. Front. Phys. 7, 494–503 (2012). https://doi.org/10.1007/s11467-012-0260-1
Received:
Accepted:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s11467-012-0260-1