CN113097853B - 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

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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；
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：
Figure FDA0003582651420000011
其中，PP(t)表示抽运光功率随时间变化，PS(t)表示斯托克斯光功率；PT(t)表示总功率和R(t)表示功率比。
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。
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