La separación de los conos en la imagen de arriba no tiene nada que ver con un efecto prizm. La conversión descendente paramétrica espontánea (SPDC) puede considerarse una versión espontánea de un efecto óptico no lineal de generación de frecuencias diferenciales . Se produce en medios con no linealidad de segundo orden distinta de cero, normalmente cristales no centrosimétricos. Este proceso es paramétrico, lo que significa que los átomos del cristal no se excitan, lo que conduce a la conservación de la energía de los fotones: $\omega_p=\omega_s+\omega_i$ donde $\omega_p$ es la frecuencia de la bomba láser, y $\omega_{s,i}$ son las frecuencias de los fotones convertidos hacia abajo. Además, para que el proceso sea eficaz, debe cumplirse la condición de sincronización de fases: $\mathbf{k}_p=\mathbf{k}_s+\mathbf{k}_i$ que puede interpretarse como la conservación del momento para los fotones.
Esta condición es difícil de satisfacer en materiales isótropos homogéneos, ya que debido a la dispersión de frecuencias $\mathbf{k}(\omega)=\omega n(\omega)/c$ depende de $\omega$ de forma no lineal. Para superar esta dificultad se pueden utilizar cristales anisótropos, en los que el índice de refracción para una onda polarizada en el plano del eje óptico depende de la dirección de propagación $n=n(\omega,\theta)$ donde $\theta$ es el ángulo entre $\mathbf{k}$ y el eje óptico. Para una llamada bomba de conversión descendente de tipo II y uno de los fotones es extraordinario, mientras que el otro es ordinario ( $e\rightarrow o+e$ coincidencia de fases). Así que tenemos la condición de coincidencia de fase de la siguiente forma: $$\mathbf{k}_e(\omega_p,\theta_p)=\mathbf{k}_e(\omega_s,\theta_s)+\mathbf{k}_o(\omega_i,\theta_i),$$ Para un $\theta_p$ esta ecuación determina la dependencia $\theta_{s,i}(\omega_{s,i})$ de direcciones de propagación para los fotones de diferentes frecuencias. Así se obtienen los conos, que se muestran en la imagen que comentamos. El haz de bombeo debe estar exactamente en el centro de la imagen entre los dos conos para fotones ordinarios y extraordinarios. Así que la bomba no se muestra en la foto.
Los fotones de cada cono tienen una polarización lineal bien definida: en el plano y ortogonal al plano del eje óptico del cristal, respectivamente. Una excepción es la dirección en la que los conos para fotones con frecuencias iguales $\omega_i=\omega_s=\omega_p/2$ (verdes en la imagen) se cruzan. Ahí es donde se generan los fotones enredados en la polarización. El artículo original que describe el primer experimento en el que se utilizó este esquema se encuentra en aquí .