全光纤明亮压缩态光场产生装置专利检索-种子作物管理专利检索查询-专利查询网

全光纤明亮压缩态光场产生装置

阅读：0发布：2020-06-27

专利汇可以提供全光纤明亮压缩态光场产生装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种全光纤明亮压缩态光场产生装置，所述装置包括低噪声单频激光器、10:90 耦合器、第一块周期极化非线性晶体波导、倍频光传输光纤、基频光滤除器、第二块周期极化非线性晶体波导、0.1:99.9耦合器、相位控制器和光学参量放大器。本发明利用反向注入种子光的方法在波导中制备了全光纤明亮压缩态，彻底避免了光学参量振荡器带来的模式匹配、模式锁定等问题；其结构紧凑，体积小；控制装置简单可靠，光路无需匹配调节；抗干扰能力强；全光纤的系统结构有利于后端应用系统的匹配。本发明可以广泛应用于光场产生装置领域。，下面是全光纤明亮压缩态光场产生装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种全光纤明亮压缩态光场产生装置，其特征在于：包括低噪声单频激光器、10:90耦合器、第一块周期极化非线性晶体波导、倍频光传输光纤、基频光滤除器、第二块周期极化非线性晶体波导、0.1:99.9耦合器、相位控制器和光学参量放大器；
其中，低噪声单频激光器的输出端与10:90耦合器的输入端连接；10:90耦合器的输出端小端与相位控制器的输入端连接，10:90耦合器的输出端大端与第一块周期极化非线性晶体波导的输入端连接；第一块周期极化非线性晶体波导的输出端经由倍频光传输光纤与基频光滤除器的输入端相连；基频光滤除器的输出端与第二块周期极化非线性晶体波导的输入端相连；第二块周期极化非线性晶体波导的输出端与0.1:99.9耦合器的输入端相连，构成光学参量放大器；相位控制器的输出端与0.1:99.9耦合器的输出端小端相连以将种子光反向注入到光学参量放大器内；0.1:99.9耦合器的输出端作为最终输出端口。
2.根据权利要求1所述的一种全光纤明亮压缩态光场产生装置，其特征在于：所述低噪声单频激光器为连续单频光纤激光器或单频半导体激光器，所述低噪声单频激光器的输出功率大于1W；所述低噪声单频激光器的输出波长为1.0μm、1.5μm或2.0μm波段。
3.根据权利要求1所述的一种全光纤明亮压缩态光场产生装置，其特征在于：所述低噪声单频激光器的强度噪声在大于500kHz的频带范围内达到量子噪声极限。
4.根据权利要求1所述的一种全光纤明亮压缩态光场产生装置，其特征在于：所述第一块周期极化非线性晶体波导和第二块周期极化非线性晶体波导所用晶体材料为周期极化铌酸锂晶体或者周期极化磷酸钛氧钾，波导结构为在晶体表面刻蚀的脊型波导；所述晶体材料的极化周期对应于基频光的二次谐波过程，所述第一块周期极化非线性晶体波导和第二块周期极化非线性晶体波导均内带有温度控制模块。
5.根据权利要求1所述的一种全光纤明亮压缩态光场产生装置，其特征在于：还包括若干单模光纤；所述第一块周期极化非线性晶体波导和第二块周期极化非线性晶体波导的模场与装置中所用的单模光纤模场直径均小于10μm；所述第一块周期极化非线性晶体波导和第二块周期极化非线性晶体波导的输入端和输出端均由微透镜直接与光纤耦合，所用光纤类型分别为基频光和倍频光所对应的单模保偏光纤。
6.根据权利要求1所述的一种全光纤明亮压缩态光场产生装置，其特征在于：所述第二块周期极化非线性晶体波导的入射端镀有基频光高反膜，所述基频光高反膜的反射率R>
99.9％。
7.根据权利要求1所述的一种全光纤明亮压缩态光场产生装置，其特征在于：所述第二块周期极化非线性晶体波导的出射端镀有倍频光高反膜，所述倍频光高反膜的反射率R>
99.9％。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种全光纤明亮压缩态光场产生装置，其特征在于：
所述0.1:99.9耦合器插入损耗小于0.3dB，所述0.1:99.9耦合器的两臂分光比误差不超过±0.5％。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种全光纤明亮压缩态光场产生装置，其特征在于：
所述基频光滤除器对基频光的滤波深度大于60dB，对倍频光的损耗小于1dB。
10.根据权利要求1-7任一项所述的一种全光纤明亮压缩态光场产生装置，其特征在于：所述倍频光传输光纤支持倍频光的单模保偏传输，所述倍频光传输光纤的模场直径小于所述的第一块周期极化非线性晶体波导和第二块周期极化非线性晶体波导的模场直径。

说明书全文

全光纤明亮压缩态光场产生装置

技术领域

[0001] 本发明涉及光场产生装置，尤其是一种全光纤明亮压缩态光场产生装置。

背景技术

[0002] 激光的噪声分为经典噪声和量子噪声两部分，其中经典噪声可以通过相应的技术手段进行抑制。而量子噪声是激光的内在性质，用经典手段无法抑制。压缩态则是在不违背量子力学原理的前提下，将对称分布的正交噪声分量重新分配，使其中一个噪声分量低于量子噪声极限，另一个噪声分量相应地高出量子噪声极限。

[0003] 基于空间光学系统的压缩态光源具有压缩度高、传输损耗低等优势。但其结构复杂、抗干扰能力差等缺点限制了其进一步应用。在全光纤系统中，以单模光纤的基模来确保模式的完全匹配是解决该问题的途径之一。

发明内容

[0004] 为解决上述技术问题的至少之一，本发明的目的在于：提供一种在全光纤系统中利用晶体波导产生正交明亮压缩态光场的装置。

[0005] 本发明实施例提供了：

[0006] 一种全光纤明亮压缩态光场产生装置，包括：低噪声单频激光器、10:90耦合器、第一块周期极化非线性晶体波导、倍频光传输光纤、基频光滤除器、第二块周期极化非线性晶体波导、0.1:99.9耦合器、相位控制器和光学参量放大器；

[0007] 其中，低噪声单频激光器的输出端与10:90耦合器的输入端连接；10:90耦合器的输出端小端与相位控制器的输入端连接，10:90耦合器的输出端大端与第一块周期极化非线性晶体波导的输入端连接；第一块周期极化非线性晶体波导的输出端经由倍频光传输光纤与基频光滤除器的输入端相连；基频光滤除器的输出端与第二块周期极化非线性晶体波导的输入端相连；第二块周期极化非线性晶体波导的输出端与0.1:99.9耦合器的输入端相连，构成光学参量放大器；相位控制器的输出端与0.1:99.9耦合器的输出端小端相连以将种子光反向注入到光学参量放大器内；0.1:99.9耦合器的输出端作为最终输出端口。

[0008] 进一步，所述低噪声单频激光器为连续单频光纤激光器或单频半导体激光器，所述低噪声单频激光器的输出功率大于1W；所述低噪声单频激光器的输出波长为1.0μm、1.5μm或2.0μm波段。

[0009] 进一步，所述低噪声单频激光器的强度噪声在大于500kHz的频带范围内达到量子噪声极限。

[0010] 进一步，所述第一块周期极化非线性晶体波导和第二块周期极化非线性晶体波导所用晶体材料为周期极化铌酸锂晶体或者周期极化磷酸钛氧钾，波导结构为在晶体表面刻蚀的脊型波导；所述晶体材料的极化周期对应于基频光的二次谐波过程，所述第一块周期极化非线性晶体波导和第二块周期极化非线性晶体波导均内带有温度控制模块。

[0011] 进一步，还包括若干单模光纤；所述第一块周期极化非线性晶体波导和第二块周期极化非线性晶体波导的模场与装置中所用的单模光纤模场直径均小于10μm；所述第一块周期极化非线性晶体波导和第二块周期极化非线性晶体波导的输入端和输出端均由微透镜直接与光纤耦合，所用光纤类型分别为基频光和倍频光所对应的单模保偏光纤。

[0012] 进一步，所述第二块周期极化非线性晶体波导的入射端镀有基频光高反膜，所述基频光高反膜的反射率R>99.9％。

[0013] 进一步，所述第二块周期极化非线性晶体波导的出射端镀有倍频光高反膜，所述倍频光高反膜的反射率R>99.9％。

[0014] 进一步，所述0.1:99.9耦合器插入损耗小于0.3dB，所述0.1:99.9耦合器的两臂分光比误差不超过±0.5％。

[0015] 进一步，所述基频光滤除器对基频光的滤波深度大于60dB，对倍频光的损耗小于1dB。

[0016] 进一步，所述倍频光传输光纤支持倍频光的单模保偏传输，所述倍频光传输光纤的模场直径小于所述的第一块周期极化非线性晶体波导和第二块周期极化非线性晶体波导的模场直径。

[0017] 本发明实施例的有益效果是：利用反向注入种子光的方法在波导中制备了明亮压缩态，彻底避免了光学参量振荡器带来的模式匹配、模式锁定等问题；其结构紧凑，体积小；控制装置简单可靠，光路无需匹配调节；抗干扰能力强；全光纤的系统结构有利于后端应用系统的匹配。
附图说明

[0018] 图1为本发明实施例中一种基于非线性晶体波导的全光纤明亮压缩态光场产生装置的结构示意图；

[0019] 图2为图1中所示第二块周期极化非线性晶体波导的侧视图；

[0020] 图3为图1中所示第二块周期极化非线性晶体波导的横截面图。

[0021] 附图标记：1—低噪声单频激光器，2—10:90耦合器，3—第一块周期极化非线性晶体波导，4—倍频光传输光纤，5—基频光滤除器，6—第二块周期极化非线性晶体波导，7—0.1:99.9耦合器，8—相位控制器，9—光学参量放大器，10—入射端光纤，11—出射端光纤，
12—微透镜，13—基频光高反膜，14—倍频光高反膜，15—脊型波导，16—TEC温控。

具体实施方式

[0022] 下面结合说明书附图和具体的实施例对本发明进行进一步的说明。

[0023] 如图1所示，本实施例中包含以下组件：低噪声单频激光器1，10:90耦合器2，第一块周期极化非线性晶体波导3，倍频光传输光纤4，基频光滤除器5，第二块周期极化非线性晶体波导6，1:999耦合器7，相位控制器8和光学参量放大器9。

[0024] 本实施例中所用低噪声单频激光器1为1550nm低噪声单频光纤激光器，经由10:90耦合器2分为功率比为10:90的两路激光，分别命名为A路激光和B路激光。其中A路激光为制备压缩态光场所需的种子光，经过相位控制器8后由0.1:99.9耦合器7反向注入第二块周期极化非线性晶体波导6中，最后输入到第二块周期极化非线性晶体波导6中的功率约为10μW。本实施例中所用第一块周期极化非线性晶体波导3以及第二块周期极化非线性晶体波导6均为周期极化铌酸锂(即PPLN)波导；B路激光作为基频光(λ＝1550nm)经过第一块周期极化非线性晶体波导3通过二次谐波过程产生倍频光(λ＝775nm)。利用基频光滤除器5滤除剩余的1550nm基频光后，再注入第二块周期极化非线性晶体波导6中作为压缩态制备的泵浦光。该实施例中基频光滤除器5为直径3cm的光纤环，可以采用单模保偏780光纤。

[0025] 本实施例中的第二块周期极化非线性晶体波导6结构如图2和图3所示。输入光由入射端光纤10端面的微透镜12耦合至脊型波导15中，输出光再由微透镜耦合至出射端光纤11内。其波导端面具有特殊镀膜设计，其入射端面镀有基频光高反膜13，其中基频光高反膜的反射率R>99.9％，出射端镀面有倍频光高反膜14，其中倍频光高反膜的反射率R>99.9％。
波导内的准相位匹配过程通过内嵌的TEC温控16进行控制。775nm倍频光作为泵浦光由入射端光纤10注入脊型波导15内，并由倍频光高反膜14向后反射并滤除。1550nm种子光通过所述0.1:99.9耦合器7的小端(分光比0.1％端口)经由出射端光纤11反向注入脊型波导15内，并通过基频光高反膜13反射后前向传播。两束光之间的相对相位由相位控制器8控制。种子光与泵浦光通过第二块周期极化非线性晶体波导6中的光学参量过程产生明亮压缩光，从波导出射后，最终经过0.1:99.9耦合器7的大端(分光比99.9％端口)输出。

[0026] 与空间结构的压缩态光场产生装置相比，本实施例的技术效果是：利用反向注入种子光的方法在波导中制备了明亮压缩态，彻底避免了光学参量振荡器带来的模式匹配、模式锁定等问题。其结构紧凑，体积小；控制装置简单可靠，光路无需匹配调节；抗干扰能力强；全光纤的系统结构有利于后端应用系统的匹配。综上，该全光纤明亮压缩态光场产生装置有望使压缩态光场在基础科学研究和工程应用中得到更广泛的应用。将上述非线性晶体波导和全光纤系统的优势相结合，可以简化明亮压缩态光场的制备装置，并提高其可靠性。对其在量子传感、量子雷达、量子成像、量子信息和量子计算等领域中的进一步应用具有重要意义。

[0027] 作为优选的实施例，所述低噪声单频激光器为连续单频光纤激光器或单频半导体激光器，所述低噪声单频激光器的输出功率大于1W；所述低噪声单频激光器的输出波长为1.0μm、1.5μm或2.0μm波段。优选地选取输出波长为1550nm的连续单频光纤激光器。

[0028] 作为优选的实施例，所述低噪声单频激光器的强度噪声在大于500kHz的频带范围内达到量子噪声极限，避免在500kHz以上的频段引入额外的噪声进而导致最终生成的压缩态光场的压缩度受到影响。

[0029] 作为优选的实施例，所述第一块周期极化非线性晶体波导和第二块周期极化非线性晶体波导所用晶体材料为周期极化铌酸锂晶体或者周期极化磷酸钛氧钾，波导结构为在晶体表面刻蚀的脊型波导；所述晶体材料的极化周期对应于基频光的二次谐波过程，所述第一块周期极化非线性晶体波导和第二块周期极化非线性晶体波导均内带有温度控制模块。

[0030] 作为优选的实施例，还包括若干单模光纤；所述第一块周期极化非线性晶体波导和第二块周期极化非线性晶体波导的模场与装置中所用的单模光纤模场直径均小于10μm；所述第一块周期极化非线性晶体波导和第二块周期极化非线性晶体波导的输入端和输出端均由微透镜直接与光纤耦合，所用光纤类型分别为基频光(频率f＝ω)和倍频光(频率f＝2ω)所对应的单模保偏光纤。具体地可以采用单模保偏1550光纤和单模保偏780光纤。

[0031] 作为优选的实施例，所述第二块周期极化非线性晶体波导的入射端镀有基频光高反膜，所述基频光高反膜的反射率R>99.9％。该反射膜设计可以增加对基频光的滤波深度，防止前一级基频光进入光学参量放大器中。同时，由于一般倍频光传输光纤不支持基频光的基模传输，因此种子光无法以基模的形式与泵浦光同向注入非线性晶体中。本实施例中，将种子光通过所述与0.1:99.9耦合器的小端经由波导出射端反向注入，并通过波导的入射端基频光高反膜反射前向传播。本实施例中，将种子光以基模的形式注入到非线性介质中的同时只引入较小的传输损耗，该损耗大约是1‰。

[0032] 作为优选的实施例，所述第二块周期极化非线性晶体波导的出射端镀有倍频光高反膜，所述倍频光高反膜的反射率R>99.9％。倍频光作为泵浦光由输入端注入波导，并在出射端由高反膜向后反射并滤除，避免后续插入滤波器可能对压缩光造成的损耗。

[0033] 作为优选的实施例，所述0.1:99.9耦合器插入损耗小于0.3dB，所述0.1:99.9耦合器的两臂分光比误差不超过±0.5％。作为压缩态光场的输出器件，减小该耦合器的插入损耗会有效提升最终制备压缩态光场的压缩度。

[0034] 作为优选的实施例，所述基频光滤除器为直径3cm的单模保偏780光纤环，其对基频光的滤波深度大于60dB，对倍频光的损耗小于1dB。足够大的基频光滤波深度可以有效降低混入最终产生压缩态光场中的基频光光子数目，避免基频光对压缩态光场压缩度的影响。

[0035] 作为优选的实施例，所述倍频光传输光纤支持780nm激光的单模保偏传输，所述倍频光传输光纤的模场直径小于所述的第一块周期极化非线性晶体波导和第二块周期极化非线性晶体波导的模场直径。

[0036] 以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

标题	发布/更新时间	阅读量
半导体装置及其形成方法	2020-05-08	884
三桠苦种子的处理方法	2020-05-08	564
一种定向运输的玉米种子输送装置	2020-05-08	251
一种带有除尘进料斗的玉米种子振动输送装置	2020-05-08	386
一种具有双筛箱功能的风筛式玉米种子清选机	2020-05-08	345
一种杀虫组合物	2020-05-08	806
一种基于贝叶斯估计和种子节点邻居集合的链路预测方法	2020-05-11	481
一种利用烟气生产微藻油脂的方法	2020-05-08	1056
一种小麦种子加工用输送装置	2020-05-11	8
一种封装结构	2020-05-11	517

全光纤明亮压缩态光场产生装置

全光纤明亮压缩态光场产生装置

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：