量子技术是英国和加拿大工业战略的重要组成部分,有望彻底改变数字shi界,扩展当前成像设备的能力,并利用量子计算解决复杂计算难题以促进新药研发。宽带量子合成器(Broadband Quantum Synthesizer, BQS) 便是其中之一,旨在推进超快量子光学的前沿,其目的是开发第1个超宽带压缩光脉冲封装源,这是对下一代传感、通信和成像量子技术至关重要的工具。
案例分享| ppln驱动的宽带量子合成器:实现超快压缩光脉冲源的关键突破
量子技术是英国和加拿大工业战略的重要组成部分,有望彻底改变数字shi界,扩展当前成像设备的能力,并利用量子计算解决复杂计算难题以促进新药研发。宽带量子合成器(Broadband Quantum Synthesizer, BQS) 便是其中之一,旨在推进超快量子光学的前沿,其目的是开发第1个超宽带压缩光脉冲封装源,这是对下一代传感、通信和成像量子技术至关重要的工具。
核心目标
BQS 计划的核心是开发持续时间低于100fs的压缩光脉冲,理想情况下低于40fs,实现 >3dB 的量子噪声降低。这些“压缩”光态是纠缠的光场,其灵敏度和信息容量超过了经典光。它们构成了量子计量学的基础,能够在光谱学、显微镜学和成像中实现前所未有的测量精度,并且对于量子通信和计算系统至关重要。
尽管使用连续光或长脉冲可以产生更高的压缩(>15dB),但目前还没有实际的解决方案能够在超快时间尺度上产生宽带、高度压缩的光。这对于先jin的量子应用来说是一个主要限制,特别是在生物成像领域,生物事件往往发生在飞秒时间尺度上。BQS项目旨在通过一个紧凑、可靠的光源来填补这一空白。
压缩光(Squeezed Light)是一种特殊的量子态光场,通过非线性过程产生。光场的某个特定正交分量(例如,振幅或相位)的量子噪声被压缩,达到低于标准量子极限。这种噪声的重新分配突破了经典测量精度的限制,因此在超精密测量、量子干涉仪、量子传感以及量子信息处理等领域有着重要的应用。
BQS创新架构
BQS系统将围绕一种名为傅里叶平面非线性光学的创新方法构建。该技术已获得专li,并du家授权给Few-Cycle Inc.(美国专li 9,910,339),克服了长期以来阻碍超快压缩光生成技术的发展问题——增益和带宽之间的权衡。在这个系统中,超宽带脉冲在脉冲整形器的傅里叶平面上进行光谱分解。每个窄带光谱切片都在空间复用的非线性晶体中被单独放大,具体来说是Covesion开发的周期性极化的铌酸锂(PPLN)晶体。这些切片随后被重新组合,产生一个短的、高度压缩的脉冲,覆盖了宽带宽(目标是>100nm,并且在未来原型中可达300nm),这就是名字中合成器的体现。Covesion 贡献了在定制 PPLN 晶体方面的先jin技术,晶体具有空间变化的极化周期,可在傅里叶面上实现关键相位匹配。
这种架构允许对每个频率分量进行相位匹配的独立操控,绕开了传统参量放大技术OPA的限制,能够生成持续时间低于100fs的压缩脉冲,有望达到40fs。
应用前景
BQS系统的成功开发将为连续变量量子光学提供一个关键的构建模块。在这一领域,数十亿光子之间的宏观纠缠能够实现当今已知的zui灵敏的测量。其应用包括:
量子增强非线性显微镜,能够更精确地检测微弱的生物信号。
安全通信,通过将压缩光嵌入量子密钥分发系统。
量子计算,特别是在利用连续变量态的架构中。
量子光谱学,提供对超快分子动力学的访问,其分辨率是以前无法达到的。
该系统还将经过验证,用于量子阿秒光谱学,这是一个新出现的领域,需要具有极高时间和光谱精度的压缩脉冲。
BQS平台将有三种主要的商业输出:
用于研究和工业实验室的独立量子合成器。
用于显微镜和材料加工的下一代光学参量放大器。
如扇形周期PPLN晶体等子组件,扩展Covesion的quan球QT供应链产品线。
Covesion扇形周期PPLN晶体
Covesion现已推出扇形周期结构(fan-out grating)的MgO:PPLN晶体。该结构可在晶体温度保持恒定的情况下,通过横向移动晶体即可实现相位匹配的大范围波长调谐。
特别适用于:
光学参量振荡器 (OPO):针对在 1064 nm 泵浦光实现宽可调谐的中红外输出进行了优化。
差频产生 (DFG):在宽调谐范围内具有灵活的相位匹配特性,非常适合用于以中红外输出为目标的差频系统。
可提供的标品如下,Covesion具备专业的定制设计和制造服务,如果您有更多需求,欢迎随时联系我们。昊量光电非常乐意与您沟通,共同探讨如何满足您的需求。
英国Covesion有限公司是一家拥有超过20年经验的公司,专注于高效非线性频率转换的MgO:PPLN(氧化镁掺杂周期极化铌酸锂)晶体和波导的研究、开发和制造。我们提供广泛的产品,包括PPLN块体晶体、PPLN波导以及PPLN配件。此外,还提供定制PPLN服务,利用其极化技术为独特的PPLN晶体设计和制造提供广泛的技术支持,包括整个周期结构设计、掩膜设计、晶体极化、切块、抛光和镀膜增透,以满足特定波长转换需求。
上海昊量光电设备有限公司作为英国Covesion在中国地区的独代,负责其所有产品在国内的销售、服务,以及售后技术支持等等,如有任何问题,欢迎随时联系我们!
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