CN114353939B - 激光合束系统和离子阱量子计算系统 - Google Patents

激光合束系统和离子阱量子计算系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114353939B
CN114353939B CN202210255135.7A CN202210255135A CN114353939B CN 114353939 B CN114353939 B CN 114353939B CN 202210255135 A CN202210255135 A CN 202210255135A CN 114353939 B CN114353939 B CN 114353939B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
polarized light
light
optical power
sub
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.)
Active
Application number
CN202210255135.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114353939A (zh
Inventor
刘志超
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.)
Guoyi Quantum Technology Hefei Co ltd
Original Assignee
Chinainstru and Quantumtech Hefei Co Ltd
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 Chinainstru and Quantumtech Hefei Co Ltd filed Critical Chinainstru and Quantumtech Hefei Co Ltd
Priority to CN202210255135.7A priority Critical patent/CN114353939B/zh
Publication of CN114353939A publication Critical patent/CN114353939A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114353939B publication Critical patent/CN114353939B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N10/00—Quantum computing, i.e. information processing based on quantum-mechanical phenomena
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/10—Ion sources; Ion guns
    • H01J49/16—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission
    • H01J49/161—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission using photoionisation, e.g. by laser
    • H01J49/164—Laser desorption/ionisation, e.g. matrix-assisted laser desorption/ionisation [MALDI]
    • 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
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0071—Beam steering, e.g. whereby a mirror outside the cavity is present to change the beam direction
    • 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
    • H01S3/10061—Polarization control
    • 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
    • H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2383—Parallel arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

本申请公开了一种激光合束系统。激光合束系统包括：合束器件、调节器件、分束器件、光功率监测器件和应用器件。激光合束系统通过合束器件将不同光路的激光合束成一路光束，再通过调节器件调节激光中不同方向的偏振光的比例，最后通过分束器件利用调节后激光的偏振特性进行分束，以同时满足光功率监测器件监测条件和应用器件的入阱条件。使原本需要在每一光路上都安装一个光功率监测器件变成只需要一个光功率监测器件就能同时监测多路激光脉冲，节省了硬件空间和成本。本申请还提供一种离子阱量子计算系统。

Description

激光合束系统和离子阱量子计算系统
技术领域
本申请涉及离子阱量子计算技术领域，更具体而言，涉及一种激光合束系统和离子阱量子计算系统。
背景技术
在离子阱量子计算系统中，光路较多，而由于真空腔体的限制，为了节省入阱光路，对于同一波段的激光需要先经过光纤合束，再入阱。每束激光在入阱前需要通过光功率监测器件进行光功率测量，而各束激光的光功率可能存在较大差异，且光功率监测器件的光功率监测范围是有限制的，采用一个监测器可能无法对每一束激光进行测量，因此需要对每一束激光分别测量，然后进行合束入阱。然而如此，整个计算系统较为庞杂，成本较高。
发明内容
本申请提供了一种激光合束系统和离子阱量子计算系统。
本申请提供一种激光合束系统，包括：
合束器件，用于使光路方向不同的第一激光和第二激光合束至同一光路，所述第一激光和所述第二激光均为线偏振光且偏振方向相互垂直；
调节器件，用于将所述合束器件输出的所述第一激光调节为第一主偏振光和第一副偏振光的合成光、以及用于将所述合束器件输出的所述第二激光调节为第二主偏振光和第二副偏振光的合成光，所述第一主偏振光和所述第二副偏振光的偏振方向与所述第一激光相同，所述第二主偏振光和所述第一副偏振光的偏振方向与所述第二激光相同；
分束器件，用于使所述第一主偏振光和所述第一副偏振光分束、所述第二主偏振光和所述第二副偏振光分束；
光功率监测器件，用于对所述分束器件输出的所述第一主偏振光和所述第二副偏振光进行光功率监测；
应用器件，用于对所述分束器件输出的所述第二主偏振光和所述第一副偏振光进行应用，所述第二主偏振光的光功率为所述第一副偏振光的10倍以上。
如此，利用激光合束系统对离子阱量子计算系统中不同光路上的激光进行合束后，使激光沿着同一光路移动，然后在应用器件和光功率监测器件之前分束出来，能够使离子阱量子计算系统使用较少的光路，实现对高功率激光和低功率激光的监测。
其中，激光合束系统通过合束器件将不同光路的激光合束成一路光束，再通过调节器件调节激光中不同方向的偏振光的比例，最后通过分束器件利用调节后激光的偏振特性进行分束，以同时满足光功率监测器件监测条件和应用器件的入阱条件。使原本需要在每一光路上都安装一个光功率监测器件变成只需要一个光功率监测器件就能同时监测多路激光脉冲，节省了硬件空间和成本。
在某些实施方式中，所述合束器件包括偏振分光棱镜。
如此，合束器件可以使用偏振分光棱镜，利用激光的偏振特性进行合束。
在某些实施方式中，所述调节器件包括λ/2玻片。
如此，调节器件可以使用λ/2玻片。
在某些实施方式中，所述第二主偏振光的光功率为所述第一副偏振光的n倍，所述玻片用于调节所述第一主偏振光和所述第一副偏振光的第一配比、以及所述第二主偏振光和第二副偏振光的第二配比以使得所述第一配比和所述第二配比均为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，a的取值范围为0.1-10。
如此，当第二主偏振光的光功率为第一副偏振光的n倍时，玻片调节第一主偏振光和第一副偏振光的第一配比、以及第二主偏振光和第二副偏振光的第二配比均为
Figure 970314DEST_PATH_IMAGE001
，a的取值范围为0.1-10时，从分束器件分束出来的激光的光功率在满足进入应用器件的条件下，同时能够被光功率监测器件监测到。
在某些实施方式中，所述激光合束系统还包括衰减片，所述衰减片用于衰减第一主偏振光和所述第二副偏振光光功率。
如此，激光合束系统添加衰减片可以使分束出来的第一主偏振光和第二副偏振光降低光功率，使光功率监测器件能够监测得到。
在某些实施方式中，所述分束器件包括偏振分光棱镜。
如此，分束器件可以使用偏振分光棱镜，利用激光的偏振特性进行分束。
在某些实施方式中，所述光功率监测器件包括光电探测器。
如此，光功率监测器件可以使用光电探测器。
在某些实施方式中，所述激光合束系统还包括保偏光纤，所述保偏光纤用于将所述合束器件输出的激光传输至所述调节器件。
如此，使用保偏光纤作为传播介质，可以降低传导损耗，可以防止激光的偏振方向在传输的过程中发生变化。
在某些实施方式中，所述第二主偏振光的光功率为所述第一副偏振光的1000倍以上。
本申请还提供一种离子阱量子计算系统，包括：
第一激光器，用于发射第一激光，
第二激光器，用于发射第二激光；
如上述所述的激光合束系统，所述应用器件为离子阱。
如此，利用激光合束系统对离子阱量子计算系统中不同光路上的激光进行合束后，使激光沿着同一光路移动，然后在应用器件和光功率监测器件之前分束出来，能够使离子阱量子计算系统使用较少的光路，实现对高功率激光和低功率激光的监测。
其中，激光合束系统通过合束器件将不同光路的激光合束成一路光束，再通过调节器件调节激光中不同方向的偏振光的比例，最后通过分束器件利用调节后激光的偏振特性进行分束，以同时满足光功率监测器件监测条件和应用器件的入阱条件。使原本需要在每一光路上都安装一个光功率监测器件变成只需要一个光功率监测器件就能同时监测多路激光脉冲，节省了硬件空间和成本。
在某些实施方式中，所述第一激光器和所述第二激光器根据预定时序分时发射所述第一激光和所述第二激光。
如此，第一激光器和第二激光器根据预定时序分时发射第一激光和第二激光，使激光稳定输出。
本申请的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实施方式的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请某些实施方式的离子阱量子计算系统的结构示意图之一；
图2是本申请某些实施方式的激光合束系统的结构示意图；
图3是本申请某些实施方式的离子阱量子计算系统的结构示意图之二。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的实施方式的限制。
在离子阱量子计算系统中，光功率监测器件作为系统的光功率监测的输入端以及光功率稳定的输入端，在激光入阱之前都会进行监测。原本会在每一光路上分别设置对应的光功率监测器件来监测激光功率，但是，现在将不同激光合束成一路光束后，由于光功率监测器件监测激光的功率范围有限，因此，一个光功率监测器件很可能监测不到合束成一路的所有激光的功率。
本申请实施方式提供一种激光合束系统140，用于离子阱量子计算系统100。
其中，离子阱量子计算系统100包括第一激光器110、第二激光器120和激光合束系统140。第一激光器110用于发出第一激光，第二激光器120用于发出第二激光，第一激光和第二激光均为线偏振光，且第一激光和第二激光的偏振方向相互垂直。
激光合束系统140包括合束器件141、调节器件142、分束器件143、光功率检测器件144和应用器件147。
其中，合束器件141用于使光路方向不同的第一激光和第二激光合束至同一光路，第一激光和第二激光均为线偏振光且偏振方向相互垂直。
调节器件142用于将合束器件输出的第一激光调节为第一主偏振光和第一副偏振光的合成光、以及用于将合束器件141输出的第二激光调节为第二主偏振光和第二副偏振光的合成光，第一主偏振光和第二副偏振光的偏振方向与第一激光相同，第二主偏振光和第一副偏振光的偏振方向与第二激光相同。
分束器件143用于使第一主偏振光和第一副偏振光分束、第二主偏振光和第二副偏振光分束。
光功率监测器件144用于对分束器件143输出的第一主偏振光和第二副偏振光进行光功率监测。
应用器件147用于对分束器件142输出的第二主偏振光和第一副偏振光进行应用，第二主偏振光的光功率为第一副偏振光的10倍以上。
具体地，第一激光可以被调节为含有第一主偏振光和第一副偏振光的合成光。第一主偏振光指的是第一激光中与第一激光的偏振方向相同的偏振光。第一副偏振光指的是第一激光中与第二激光的偏振方向相同的偏振光。同时，第一主偏振光的光功率高于第一副偏振光的光功率。
第二激光可以被调节为含有第二主偏振光和第二副偏振光的合成光。第二主偏振光指的是第二激光中与第二激光的偏振方向相同的偏振光。第二副偏振光指的是第二激光中与第一激光的偏振方向相同的偏振光。同时，第二主偏振光的光功率高于第二副偏振光的光功率。
其中，第二主偏振光的光功率为第一副偏振光的10倍以上。
在某些所述方式中，第二主偏振光的光功率为第一副偏振光的1000倍以上。
例如，第二主偏振光的光功率为第一副偏振光的1000倍以上。当然，在其他实施方式中，第二主偏振光的光功率可以为第一副偏振光的50倍、100倍、500倍、1500倍、5000倍、8000倍、10000倍等。可以理解地，利用本申请的激光合束系统140，对于入阱光功率差距越大的多路激光，也即是第二主偏振光的光功率与第一副偏振光的倍数相差1000倍以上，其分束后入光电监测器件144的功率都较为接近，因此，在相关系统中，采用一个光电监测器件144即可实现对多路入阱功率差距较大的激光进行监测。
请参阅图1和图2，离子阱量子计算系统100包括第一激光器110、第二激光器120和激光合束系统140。第一激光器110发出第一激光，第二激光器120发出第二激光，第一激光和第二激光都是线偏振光，而且两激光的偏振方向相互垂直。第一激光和第二激光可以通过激光合束系统140合束成一路光束后再分束成多束光路，并且可以将这些光路中符合进入应用器件147条件的光束引入应用器件147，将这些光路中光功率在光功率监测器件144监测范围内的光束传输给光功率监测器件144。
其中，激光合束系统140包括合束器件141、调节器件142、分束器件143、光功率监测器件144和应用器件147。
可以理解地，第一激光器110发出的第一激光经过合束器件141的反射和第二激光器120发出的第二激光经过合束器件141的折射后，空间中相互垂直的两路激光合束成一路。也即是第一激光和第二激光在合束后沿同一光路继续前进。合束后的激光继续通过调节器件142，调节器件142将该路的第一激光调节为含有第一主偏振光和第一副偏振光的合成光，同时，将该路的第二激光调节为含有第二主偏振光和第二副偏振光的合成光。接着，经过调节器件142的激光继续沿着同一光路前进，到达分束器件143，分束器件143将激光中不同方向的偏振光分束出来。因此，激光经过分束器件143分束后，又沿着两路方向相互垂直的光路传输。其中，第一主偏振光和第二副偏振光的偏振方向与第一激光相同，第二主偏振光和第一副偏振光的偏振方向与第二激光相同。分束的后偏振光其中一路可被光功率监测器件144监测，光功率监测器件144将光信号转换成电信号，进行光功率监测。另一路则传输至应用器件147。应用器件147可以为离子阱。
请参阅图3，在一个示例中，在理想状态下，也即是不考虑传输过程中的能量损耗，第一激光器110发射光束1，光束1为低功率的光，光功率为1mW，偏振方向为垂直偏振。第二激光器120发射光束2，光束2为高功率的光，光功率为100mW，偏振方向为水平偏振。光束1和光束2从两条相互垂直的光路发射进合束器件141合束后，合束器件141将光束1反射得到光束3，将光束2透射形成光束4，形成一路光束经过调节器件142进行调节。调节器件142将光束3从光功率为1mW、偏振方向为垂直偏振调节成光束5，光束5包括光功率为0.99mW、偏振方向为垂直偏振的光束9和光功率为0.01mW、偏振方向为水平偏振的光束7。也即是光束9为第一主偏振光，光束7为第一副偏振光。同时，将光束4从光功率为100mW、偏振方向为垂直偏振调节成光束6，光束6包括光功率为99mW、偏振方向为水平偏振的光束8和光功率为1mW、偏振方向为垂直偏振的光束10。也即是光束8为第二主偏振光，光束10为第二副偏振光。光束1和光束2经过调节器件142调节成光束5和光束6后，光束5和光束6沿着同一光路进入分束器件143，分束器件143将偏振方向为垂直偏振的光束9和光束10反射进光功率监测器件144，光束9和光束10的功率均为1mW左右，能够被光功率监测器件144监测到。将偏振方向为水平偏振的光束7和光束8透射进应用器件147。光束7的光功率为0.01mW，光束8的光功率为99mW，光束8的光功率为光束7光功率的9900倍，光束8的光功率远大于光束7的光功率。也即是，虽然光束7和光双8的光功率差距极大，但其分出用于光功率监测的光束功率接近，可通过同一光电监测器件144进行监测。
需要说明的是，附图3中，光束3和光束4在空间上为同一束光，为了便于理解，画成了两束光、光束5和光束6、光束7和光束8以及光束9和光束10同理。
如此，利用激光合束系统140对离子阱量子计算系统100中不同光路上的激光进行合束后，使激光沿着同一光路移动，然后在应用器件147和光功率监测器件144之前分束出来，能够使离子阱量子计算系统100使用较少的光路，实现对高功率激光和低功率激光的监测。
其中，激光合束系统140通过合束器件141将不同光路的激光合束成一路光束，再通过调节器件142调节激光中不同方向的偏振光的比例，最后通过分束器件143利用调节后激光的偏振特性进行分束，以同时满足光功率监测器件144监测条件和应用器件147的入阱条件。使原本需要在每一光路上都安装一个光功率监测器件144变成只需要一个光功率监测器件144就能同时监测多路激光脉冲，节省了硬件空间和成本。
在某些实施方式中，第一激光器和第二激光器根据预定时序分时发射第一激光和第二激光。
具体地，第一激光器110发和第二激光器120可以按照离子阱量子计算系统100发送的时序，先后发射第一激光和第二激光。该时序可以根据需求预先设定。
如此，第一激光器110和第二激光器120根据预定时序分时发射第一激光和第二激光，使激光稳定输出。
在某些实施方式中，合束器件包括偏振分光棱镜。
具体地，合束器件141可以为偏振分光棱镜，利用激光的偏振特性进行合束。也即是两束激光从两条相互垂直的光路发射进合束器件141合束后，合束器件141将偏振方向为垂直偏振的光束的光路反射，将偏振方向为水平偏振的光束透射，使得两束激光从两条相互垂直的光路变成方向一致的光路。
如此，合束器件141可以使用偏振分光棱镜，利用激光的偏振特性进行合束。
在某些实施方式中，调节器件包括λ/2玻片。
具体地，调节器件142可以使用λ/2玻片，使偏振光两个振动方向相互垂直的偏振分量间产生一个相对的相位延迟，从而改变激光的偏振特性，达到调节合束器件141出射光中不同方向的偏振光的比例。
如此，调节器件142可以使用λ/2玻片。
在某些实施方式中，第二主偏振光的光功率为第一副偏振光的n倍，λ/2玻片用于调节第一主偏振光和第一副偏振光的第一配比、以及第二主偏振光和第二副偏振光的第二配比以使得第一配比和第二配比均为
Figure 58706DEST_PATH_IMAGE001
，a的取值范围为0.1-10。
具体地，由于激光进入应用器件时，最高光功率的激光和最低光功率的激光之间的光功率差值不能超过一定值。而且由于最高光功率的激光和最低光功率的激光之间的光功率差值越小，可不同激光均可被同一光功率监测器件监测到。为了使从分束器件143分束出来的激光的光功率在满足进入应用器件147的条件下，同时能够被光功率监测器件144监测到，需要通过λ/2玻片对激光中不同方向的偏振光的配比进行限制，其中，第一主偏振光和第一副偏振光的第一配比、以及第二主偏振光和第二副偏振光的第二配比均为
Figure 516232DEST_PATH_IMAGE001
，a的取值范围为0.1-10。
更具体地，第二主偏振光和第一副偏振光为入阱光线，假设第二主偏振光的光功率为第一副偏振光的n倍。第一主偏振光和第二副偏振光是入光功率监测器件144进行监测的激光，假设第二副偏振光的光功率为第一主偏振光的光功率的a倍。假设第一主偏振光与第一副偏振光的配比为x:1，则第二主偏振光与第二副偏振光的配比为n：ax，第一主偏振光和第一副偏振光的配比、以及第二主偏振光和第二副偏振光的配比相等即：
n/ax=x/1；
x=
Figure 143653DEST_PATH_IMAGE001
a的取值范围为0.1-10，例如a可以取0.1、0.5、0.8、1、3、5、6.5、8、10，从分束器件143分束出来的激光的光功率在满足进入应用器件147的条件下，同时能够被光功率监测器件144监测到，可以理解地，ax与x越接近越好，也即是a=1为其中的最优解。
在一个示例中，n=9900,即第二主偏振光的光功率为第一副偏振光的9900倍，a=1，第二副偏振光的光功率为第一主偏振光的光功率的1倍，根据上式可得到x约等于99，也即是，假设第一主偏振光与第一副偏振光的配比为99:1。
如此，当第二主偏振光的光功率为第一副偏振光的n倍时，玻片调节第一主偏振光和第一副偏振光的第一配比、以及第二主偏振光和第二副偏振光的第二配比均为
Figure 966116DEST_PATH_IMAGE001
，a的取值范围为0.1-10时，从分束器件143分束出来的激光的光功率在满足进入应用器件147的条件下，同时能够被光功率监测器件144监测到。
在某些实施方式中，激光合束系统还包括衰减片，衰减片用于衰减第一主偏振光和第二副偏振光光功率。
具体地，请参阅图2，激光合束系统146还包括衰减片146，衰减片146设置在分束器件143和光功率监测器144之间。激光从分束器件143分束出后，偏振方向为垂直偏振的光束，即第一主偏振光和第二副偏振光通过衰减片146进入光功率监测器144。添加衰减片146可以使分束出来的第一主偏振光和第二副偏振光光功率衰减，使光功率监测器144能够监测得到。
如此，激光合束系统140添加衰减片146可以使分束出来的第一主偏振光和第二副偏振光降低光功率，使光功率监测器144能够监测得到。
在某些实施方式中，分束器件包括偏振分光棱镜。
具体地，分束器件143可以使用偏振分光棱镜，偏振分光棱镜可以将激光中的水平偏振和垂直偏振方向的光束分离出来。利用激光的偏振特性进行分束。也即是同一光路的光束发射进偏振分光棱镜后，偏振分光棱镜将偏振方向为垂直偏振的光束的光路反射，将偏振方向为水平偏振的光束透射，使得一条光路变成方向相互垂直的两条光路。
如此，分束器件143可以使用偏振分光棱镜，利用激光的偏振特性进行分束。
在某些实施方式中，光功率监测器件包括光电探测器。
具体地，光功率监测器件144可以使用光电探测器。
在某些实施方式中，激光合束系统还包括保偏光纤，保偏光纤用于将合束器件输出的激光传输至调节器件。
请参阅图2，具体地，激光合束系统140中还包括保偏光纤145，第一激光和第二激光通过合束器件141合束成一路的光束后耦合进保偏光纤145，通过保偏光纤145将光束传输到λ/2玻片142。
请参阅图3，使用保偏光纤145作为传播介质，可以降低传导损耗。使用保偏光纤145可以保持激光光波延特定方向产生偏振，防止激光的偏振方向在传输的过程中发生变化。
在上述中示例中，考虑传输过程中的能量损耗，例如，采用保偏光纤145，光纤耦合效率为80%，第一激光器110发射光束1，光束1为低功率的光，光功率为1mW，偏振方向为垂直偏振。第二激光器120发射光束2，光束2为高功率的光，光功率为100mW，偏振方向为水平偏振。光束1和光束2从两条相互垂直的光路发射进合束器件141合束后，合束器件141将光束1反射得到光束3，将光束2透射形成光束4，经保偏光纤145后，光束3的功率为0.8mW,光束4的功率为80mW。根据入阱光线的功率倍数关系，调节器件142将光束3从光功率为0.8mW、偏振方向为垂直偏振调节成光束5，光束5包括光功率为0.792mW、偏振方向为垂直偏振的光束9和光功率为0.008mW、偏振方向为水平偏振的光束7。也即是光束9为第一主偏振光，光束7为第一副偏振光，二者配比关系为99:1。同时，将光束4从光功率为80mW、偏振方向为垂直偏振调节成光束6，光束6包括光功率为79.2mW、偏振方向为水平偏振的光束8和光功率为0.8mW、偏振方向为垂直偏振的光束10。也即是光束8为第二主偏振光，光束10为第二副偏振光，二者配比为99:1。光束3和光束4经过调节器件142调节成光束5和光束6后，光束5和光束6沿着同一光路进入分束器件143，分束器件143将偏振方向为垂直偏振的光束9和光束10反射进光功率监测器件144，光束9和光束10的功率均为0.8mW左右，能够被光功率监测器件144监测到。将偏振方向为水平偏振的光束7和光束8透射进应用器件147。光束7的光功率为0.008mW，光束8的光功率为79.2mW，光束8的光功率为光束7光功率的9900倍，光束8的光功率远大于光束7的光功率。也即是，虽然光束7和光双8的光功率差距极大，但其分出用于光功率监测的光束功率接近，可通过同一光电监测器件144进行监测。
如此，使用保偏光纤145作为传播介质，可以降低传导损耗，可以防止激光的偏振方向在传输的过程中发生变化。
在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个例子中”、“示例地”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施方式所属技术领域的技术人员所理解。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种激光合束系统，其特征在于，包括：
合束器件，用于使光路方向不同的第一激光和第二激光合束至同一光路，所述第一激光和所述第二激光均为线偏振光且偏振方向相互垂直；
调节器件，用于将所述合束器件输出的所述第一激光调节为第一主偏振光和第一副偏振光的合成光、以及用于将所述合束器件输出的所述第二激光调节为第二主偏振光和第二副偏振光的合成光，所述第一主偏振光和所述第二副偏振光的偏振方向与所述第一激光相同，所述第二主偏振光和所述第一副偏振光的偏振方向与所述第二激光相同；
分束器件，用于使所述第一主偏振光和所述第一副偏振光分束、所述第二主偏振光和所述第二副偏振光分束；
光功率监测器件，用于对所述分束器件输出的所述第一主偏振光和所述第二副偏振光进行光功率监测；
应用器件，用于对所述分束器件输出的所述第二主偏振光和所述第一副偏振光进行应用，所述第二主偏振光的光功率为所述第一副偏振光的10倍以上。
2.根据权利要求1所述的激光合束系统，其特征在于，所述合束器件包括偏振分光棱镜。
3.根据权利要求1所述的激光合束系统，其特征在于，所述调节器件包括λ/2玻片。
4.根据权利要求3所述的激光合束系统，其特征在于，所述第二主偏振光的光功率为所述第一副偏振光的n倍，所述λ/2玻片用于调节所述第一主偏振光和所述第一副偏振光的第一配比、以及所述第二主偏振光和第二副偏振光的第二配比以使得所述第一配比和所述第二配比均为
Figure 851330DEST_PATH_IMAGE001
，所述a的取值范围为0.1-10。
5.根据权利要求1所述的激光合束系统，其特征在于，所述激光合束系统还包括衰减片，所述衰减片用于衰减第一主偏振光和所述第二副偏振光光功率。
6.根据权利要求5所述的激光合束系统，其特征在于，所述分束器件包括偏振分光棱镜。
7.根据权利要求1所述的激光合束系统，其特征在于，所述光功率监测器件包括光电探测器。
8.根据权利要求1所述的激光合束系统，其特征在于，所述激光合束系统还包括保偏光纤，所述保偏光纤用于将所述合束器件输出的激光传输至所述调节器件。
9.根据权利要求1所述的激光合束系统，其特征在于，所述第二主偏振光的光功率为所述第一副偏振光的1000倍以上。
10.一种离子阱量子计算系统，其特征在于，包括：
第一激光器，用于发射第一激光，
第二激光器，用于发射第二激光；
如权利要求1-9任一项所述的激光合束系统，所述应用器件为离子阱。
11.根据权利要求10所述的离子阱量子计算系统，其特征在于，所述第一激光器和所述第二激光器根据预定时序分时发射所述第一激光和所述第二激光。
CN202210255135.7A 2022-03-16 2022-03-16 激光合束系统和离子阱量子计算系统 Active CN114353939B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210255135.7A CN114353939B (zh) 2022-03-16 2022-03-16 激光合束系统和离子阱量子计算系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210255135.7A CN114353939B (zh) 2022-03-16 2022-03-16 激光合束系统和离子阱量子计算系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114353939A CN114353939A (zh) 2022-04-15
CN114353939B true CN114353939B (zh) 2022-06-10

Family

ID=81095228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210255135.7A Active CN114353939B (zh) 2022-03-16 2022-03-16 激光合束系统和离子阱量子计算系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114353939B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101382665A (zh) * 2008-10-24 2009-03-11 中国科学院上海光学精密机械研究所 相干光束同轴合成的方法
CN102928076A (zh) * 2012-11-26 2013-02-13 核工业理化工程研究院 不受偏振度影响的激光实时功率监测装置及监测方法
CN109212767A (zh) * 2018-09-30 2019-01-15 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种激光合束系统
CN110031093A (zh) * 2019-04-29 2019-07-19 中国科学院光电研究院 大范围激光功率传递探测装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10666433B2 (en) * 2017-09-12 2020-05-26 The Mitre Corporation Quantum key distribution information leakage due to backflashes in single photon avalanche photodiodes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101382665A (zh) * 2008-10-24 2009-03-11 中国科学院上海光学精密机械研究所 相干光束同轴合成的方法
CN102928076A (zh) * 2012-11-26 2013-02-13 核工业理化工程研究院 不受偏振度影响的激光实时功率监测装置及监测方法
CN109212767A (zh) * 2018-09-30 2019-01-15 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种激光合束系统
CN110031093A (zh) * 2019-04-29 2019-07-19 中国科学院光电研究院 大范围激光功率传递探测装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN114353939A (zh) 2022-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4923291A (en) Optical amplification
US5946130A (en) Optical fiber amplifier network having a coherently combined output and high-power laser amplifier containing same
US6603593B2 (en) Optical transmission link including raman amplifier
US5497265A (en) High-power signals optical generator for telecommunication systems
US9515728B2 (en) Light source module and optical transceiver
CN115134001B (zh) 宽谱光源产生系统、方法及光纤陀螺
CN110233413A (zh) 一种多波长脉冲光纤激光器及激光雷达系统
CN110994350A (zh) 一种基于中红外光参量放大器的相干合成系统
CN109194408B (zh) 一种空间激光通信发射装置
CN111290089A (zh) 一种多波长耦合光发射装置
CN105470808A (zh) 一种多光路输出的可调谐激光器系统
CN114353939B (zh) 激光合束系统和离子阱量子计算系统
WO2015085544A1 (zh) 一种激光器
US11374377B2 (en) Optical amplifying apparatus and method of amplifying optical signal
US10027417B2 (en) Optical signal modulation apparatus and system
CN211880393U (zh) 一种阵元数量低的平面稀疏光控相控阵发射天线系统
CN114389126A (zh) 一种激光器芯片、注入锁定激光器和网络设备
TW202136838A (zh) 基於自注入鎖定之波長可調雙向無線光通訊系統
US20220229238A1 (en) Wavelength converter, optical transmission system and wavelength conversion method
EP0954071B1 (en) Optical fiber amplifier
CN115513754A (zh) 一种隔离器和激光器
US7433561B2 (en) All-optical phase, wavelength, and polarization-insensitive wavelength converters
CN111525381A (zh) 一种单频布里渊组束激光器
CN219937587U (zh) 激光光源和光纤激光器
JP2006505117A (ja) 光増幅器

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
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 230088 floor 1-4, zone a, building E2, phase II, innovation industrial park, No. 2800, innovation Avenue, high tech Zone, Hefei, Anhui Province

Patentee after: Guoyi Quantum Technology (Hefei) Co.,Ltd.

Address before: 230088 floor 1-4, zone a, building E2, phase II, innovation industrial park, No. 2800, innovation Avenue, high tech Zone, Hefei, Anhui Province

Patentee before: Guoyi Quantum (Hefei) Technology Co.,Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder