CN113097853A - 一种应用于绝热通道的拉曼光任意波形脉冲产生装置 - Google Patents

一种应用于绝热通道的拉曼光任意波形脉冲产生装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113097853A
CN113097853A CN202110323964.XA CN202110323964A CN113097853A CN 113097853 A CN113097853 A CN 113097853A CN 202110323964 A CN202110323964 A CN 202110323964A CN 113097853 A CN113097853 A CN 113097853A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
power
optic crystal
stokes
electro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110323964.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113097853B (zh
Inventor
王亚宁
杨俊�
颜树华
朱凌晓
王国超
贾爱爱
明湖
李期学
张旭
章欢开
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National University of Defense Technology
Original Assignee
National University of Defense Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National University of Defense Technology filed Critical National University of Defense Technology
Priority to CN202110323964.XA priority Critical patent/CN113097853B/zh
Publication of CN113097853A publication Critical patent/CN113097853A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113097853B publication Critical patent/CN113097853B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/30—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123—Q-switching
    • H01S3/115—Q-switching using intracavity electro-optic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123—Q-switching
    • H01S3/117—Q-switching using intracavity acousto-optic devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本申请涉及一种应用于绝热通道的拉曼光任意脉冲形状产生装置。所述装置包括：激光光源、功率比控制模块以及功率控制模块依次连接；激光光源将输出的激光输入电光晶体，电光晶体对所述激光进行相位调制获得相干的拉曼光，即泵浦光即斯托克斯光；功率比控制单元通过控制电光晶体驱动功率，从而控制其调制深度实现泵浦光以及斯托克斯光之间功率比的控制；声光晶体接收泵浦光及斯托克斯光，总功率控制单元对声光晶体进行衍射效率控制。本发明通过泵浦光及斯托克斯光之间的功率比及总总功率实时控制实现任意形状拉曼光脉冲控制。

Description

一种应用于绝热通道的拉曼光任意波形脉冲产生装置
技术领域
本申请涉及激光技术领域，特别是涉及一种应用于绝热通道的拉曼光任意波形脉冲产生装置。
背景技术
在量子计算、量子信息和量子精密测量等领域中，量子态的相干操控是一项关键技术。通常情况下，采用矩形拉曼脉冲可以实现初始态与目标态的相干操控，但是该方法对拉曼光空间分布及幅度抖动非常敏感，影响量子传输的效率。为了提高量子传输效率，研究人员提出利用绝热通道代替传统的矩形脉冲提高原子态制备效率以及鲁棒性。与传统的矩形脉冲不同的是，在受激拉曼绝热通道中，两束拉曼光(泵浦光及斯托克斯光)在时域上是分离的，因此可通过两束分离的相干拉曼光分别控制其功率，然后进行激光合束实现，但是该方案过于复杂，同时会引入一些其它的噪声(如环境噪声等)恶化拉曼光的性能，并且不便于进行小型化及工程化。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决应用于绝热通道的拉曼光脉冲形状控制复杂问题的一种应用于绝热通道的拉曼光任意波形脉冲产生装置。
一种应用于绝热通道的拉曼光任意波形脉冲产生装置，所述装置包括：
激光光源、功率比控制模块以及功率控制模块依次连接；
所述功率比控制模块包括：电光晶体以及功率比控制单元；
所述功率控制模块包括：声光晶体以及总功率控制单元；
所述激光光源将输出的激光输入所述电光晶体，所述电光晶体对所述激光进行相位调制获得具有相干特性的拉曼光，所述拉曼光包括：泵浦光和斯托克斯光；将所述泵浦光及斯托克斯光输出至所述声光晶体；所述功率比控制单元通过控制电光晶体驱动功率，从而控制其调制深度实现泵浦光以及斯托克斯光之间功率比的控制；
所述声光晶体接收所述泵浦光及斯托克斯光，所述总功率控制单元通过控制声光晶体驱动功率，从而控制其衍射效率即控制所述泵浦光及斯托克斯光的总功率，将所述泵浦光及斯托克斯光输出至物理系统与介质进行相互作用。
在其中一个实施例中，所述功率比控制单元包括：功率比控制电子模块和第一驱动器；所述功率比控制电子模块通过控制所述第一驱动器的功率，控制所述电光晶体调制深度，从而实时控制泵浦光及斯托克斯之间的功率比。
在其中一个实施例中，所述总功率控制单元包括：功率控制电子模块和第二驱动器；所述功率控制电子模块通过控制所述第二驱动器的功率，控制所述声光晶体衍射效率，进行泵浦光及斯托克斯总功率控制。
上述拉曼光脉冲产生装置，激光光源输入至电光晶体，产生相干的拉曼光，即泵浦光和斯托克斯光。然后分别通过功率比控制单元和总总功率控制单元进行功率比控制和激光总功率控制，结构简单，易实现集成化工程化，不会引入额外的噪声恶化激光相位噪声性能。
附图说明
图1为一个实施例中应用于绝热通道中拉曼光脉冲产生装置示意图；
图2为一个实施例中拉曼光脉冲的光强示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种应用于绝热通道的拉曼光脉冲产生装置，包括：
激光光源100、功率比控制模块200以及功率控制模块300依次连接；
所述功率比控制模块200包括：电光晶体201以及功率比控制单元202；
所述总功率控制模块300包括：声光晶体301和总功率控制单元302；
激光光源100将输出的激光输入电光晶体201，电光晶体201对激光进行相位调制获得具有相干特性的拉曼光，拉曼光包括：泵浦光和斯托克斯光；将泵浦光及斯托克斯光输出至声光晶体301；功率比控制单元202通过控制电光晶体201的调制深度实现泵浦光及斯托克斯光之间功率比的控制；
具体的，可以选择零阶光为泵浦光，一阶边带为斯托克斯光。
声光晶体301接收泵浦光及斯托克斯光，总功率控制单元302通过控制声光晶体301的衍射效率控制泵浦光及斯托克斯光的总功率，最终将泵浦光及斯托克斯光输出至物理系统与介质进行相互作用。
同时需要注意的是，功率比的调节会引起泵浦光及斯托克斯光功率之和的变化；从而在进行总功率控制时，需要考虑到功率比的变化导致的功率和变化。
上述拉曼光脉冲产生装置，激光光源作为泵浦光，通过光电晶体产生边带，即斯托克斯光。然后分别通过功率比控制单元和总功率控制单元进行功率比控制和总功率控制，从而实现泵浦光及斯托克斯光分别控制。该方案利用电光晶体产生拉曼光，相比于传统光学锁相技术产生方式，结构简单，且不会引入额外的噪声影响拉曼光相位噪声性能。
如图2所示，为常见用于受激拉曼绝热通道中泵浦光和斯托克斯光脉冲形状，其中(a)为高斯形状的抽运光及斯托克斯光，与之对应的拉曼光总功率及两束光之间的功率比如(b)所示。假设抽运光功率随时间变化可以表示为：PP(t)，斯托克斯光功率表示为PS(t)；则可通过控制总功率PT(t)和对应的功率比R(t)获得如下方程：
PT(t)＝Pp(t)+PS(t)，
Figure BDA0002993859980000031
则可获得
Figure BDA0002993859980000032
即通过设定总功率及泵浦光与斯托克斯光之间的功率比可获得唯一的泵浦光及斯托克斯光脉冲形状，该方案适用于产生任意形状的泵浦光及斯托克斯脉冲。
在其中一个实施例中，功率比控制单元包括：功率比控制模块和第一驱动器；功率比控制电子模块通过控制第一驱动器的功率，控制电光晶体调制深度，进而控制泵浦光及斯托克斯光的功率比。
在其中一个实施例中，总功率控制单元包括：功率控制模块和第二驱动器；功率控制电子模块通过控制第二驱动器的功率，控制声光晶体衍射效率进行激光总功率控制。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进(受激拉曼绝热捷径以及超绝热过程等)，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种应用于绝热通道的拉曼光任意波形脉冲产生装置，其特征在于，所述装置包括：
激光光源、功率比控制模块以及功率控制模块依次连接；
所述功率比控制模块包括：电光晶体以及功率比控制单元；
所述功率控制模块包括：声光晶体以及总功率控制单元；
所述激光光源将输出的激光输入所述电光晶体，所述电光晶体对所述激光进行相位调制获得具有相干特性的拉曼光，所述拉曼光包括泵浦光和斯托克斯光；将所述泵浦光及斯托克斯光输出至所述声光晶体；所述功率比控制单元通过控制电光晶体驱动功率，从而控制其调制深度实现泵浦光以及斯托克斯光之间功率比的控制；
所述声光晶体接收所述泵浦光及斯托克斯光，所述总功率控制单元通过控制声光晶体驱动功率，从而控制其衍射效率，从而控制所述泵浦光及斯托克斯光的总功率，最终将所述泵浦光及斯托克斯光输出至物理系统与介质进行相互作用。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率比控制单元包括：功率比控制电子模块和第一驱动器；所述功率比控制电子模块通过控制所述第一驱动器的功率，控制所述电光晶体调制深度，从而实时控制泵浦光及斯托克斯之间的功率比。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述总功率控制单元包括：功率控制电子模块和第二驱动器；所述功率控制电子模块通过控制所述第二驱动器的功率，控制所述声光晶体衍射效率，进行泵浦光及斯托克斯总功率控制。
CN202110323964.XA 2021-03-26 2021-03-26 一种应用于绝热通道的拉曼光任意波形脉冲产生装置 Active CN113097853B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110323964.XA CN113097853B (zh) 2021-03-26 2021-03-26 一种应用于绝热通道的拉曼光任意波形脉冲产生装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110323964.XA CN113097853B (zh) 2021-03-26 2021-03-26 一种应用于绝热通道的拉曼光任意波形脉冲产生装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113097853A true CN113097853A (zh) 2021-07-09
CN113097853B CN113097853B (zh) 2022-06-28

Family

ID=76669786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110323964.XA Active CN113097853B (zh) 2021-03-26 2021-03-26 一种应用于绝热通道的拉曼光任意波形脉冲产生装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113097853B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6800837B1 (en) * 1999-11-18 2004-10-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for quantum information processing and quantum information processor
US20050110106A1 (en) * 2003-10-31 2005-05-26 Hayato Goto Quantum computing method and quantum computer
WO2006136281A1 (de) * 2005-06-18 2006-12-28 Roche Diagnostics Gmbh Raman-spektroskopisches analyseverfahren sowie vorrichtung dafür
CN101399425A (zh) * 2007-09-27 2009-04-01 株式会社东芝 单一光子产生装置及量子位读取装置和方法
US20100088488A1 (en) * 2008-09-17 2010-04-08 Kouichi Ichimura Quantum gate method and apparatus
US20100148589A1 (en) * 2008-10-01 2010-06-17 Hamam Rafif E Efficient near-field wireless energy transfer using adiabatic system variations
CN111697422A (zh) * 2020-06-24 2020-09-22 中国人民解放军国防科技大学 一种相位调制型拉曼光功率控制方法及其系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6800837B1 (en) * 1999-11-18 2004-10-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for quantum information processing and quantum information processor
US20050110106A1 (en) * 2003-10-31 2005-05-26 Hayato Goto Quantum computing method and quantum computer
WO2006136281A1 (de) * 2005-06-18 2006-12-28 Roche Diagnostics Gmbh Raman-spektroskopisches analyseverfahren sowie vorrichtung dafür
CN101399425A (zh) * 2007-09-27 2009-04-01 株式会社东芝 单一光子产生装置及量子位读取装置和方法
US20100088488A1 (en) * 2008-09-17 2010-04-08 Kouichi Ichimura Quantum gate method and apparatus
US20100148589A1 (en) * 2008-10-01 2010-06-17 Hamam Rafif E Efficient near-field wireless energy transfer using adiabatic system variations
CN111697422A (zh) * 2020-06-24 2020-09-22 中国人民解放军国防科技大学 一种相位调制型拉曼光功率控制方法及其系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杜炎雄 等: ""量子绝热捷径在受激拉曼绝热转移中的应用"", 《激光与光电子学进展》 *
王国超 等: ""基于光梳多波长干涉实时绝对测距的同步相位解调"", 《光学学报》 *
章欢开 等: ""冷原子干涉绝对重力精密测量与系统误差"", 《仪器仪表学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113097853B (zh) 2022-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Uchida et al. Synchronization and communication with chaotic laser systems
Craiciu et al. Multifunctional on-chip storage at telecommunication wavelength for quantum networks
Damzen et al. Stimulated Brillouin scattering: fundamentals and applications
Atkins et al. All-optical pulse rate multiplication using fractional Talbot effect and field-to-intensity conversion with cross-gain modulation
US20230194343A1 (en) Efficient source of shaped single photons based on an integrated diamond nanophotonic system
Wang et al. Transfer of orbital angular momentum of light using electromagnetically induced transparency
CN113097853B (zh) 一种应用于绝热通道的拉曼光任意波形脉冲产生装置
Vermeulen et al. Stokes-anti-Stokes iterative resonator method for modeling Raman lasers
CN110231058B (zh) 一种基底噪声抑制的混沌布里渊动态光栅产生装置及方法
Zhang et al. Microwave-enhanced quantum heat engines via electromagnetically induced transparency
Uchida et al. Synchronization of chaos in two microchip lasers by using incoherent feedback method
Gaisyonok et al. Poincaré mappings for targeting orbits in periodically driven lasers
Bagaev et al. Simultaneous generation of N coherent pulses of various areas under self-diffraction in 87 Rb vapors
JP4463707B2 (ja) 光パルス発生装置
Da Silva et al. Photon echoes in an optical amplifier
Misas et al. All-optical signal processing of periodic signals using a Brillouin gain comb
Martyanov et al. Induced modulation of a chirped laser pulse at terahertz frequency with spectral phase shaping
Al Husseini et al. Chaos Modulation Using Synchronization in Quantum Dot Light Emitting Diode with Optoelectronic Feedback
JP3922535B2 (ja) 多波長光発生装置
Clarke et al. Amplification of pulsed light with arbitrary frequency chirps on nanosecond timescales
Timmerkamp et al. Synchronously Pumped Tantalum Pentoxide Waveguide-based Optical Parametric Oscillator
Kociuba et al. Transforming chaos to periodic oscillations
Moiseev et al. Pulse area theorem in optical waveguide and its application to photon echo
Gera et al. Towards a Memory-Assisted Bell State Measurement Between Two Independent Entanglement Sources
Lv Optical wave splitting due to transient energy convection between the pump and Stokes waves in stimulated Brillouin scattering

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant