[发明专利]产生多频相干激光的装置及方法

说明书

一种产生多频相干激光的装置及方法，该装置包括：激光器，用于产生种子光；信号发生器，用于产生调制信号和解调信号；伺服模块，用于生成控制信号；强度调制型电光调制器，用于接收调制信号和控制信号，并对种子光进行调制，生成第一调制光信号；保偏光纤分束器，用于按照预设功率比将第一调制光信号分为第二调制光信号和反馈光信号；预处理模块，用于接收解调信号和反馈光信号，通过混频和移相生成误差信号；光纤放大器，用于将第二调制光信号进行功率放大；周期性极化晶体，用于将功率放大后的第二调制光信号进行倍频处理，得到多频相干激光，多频相干激光中相邻两频率分量间的频率差为射频信号频率的2倍。

技术领域

本公开涉及光电技术和量子信息领域，具体涉及一种产生多频相干激光的装置及方法。

背景技术

借助受激拉曼跃迁过程操控物理系统的量子态是实现量子调控的基本方法之一。实现受激拉曼跃迁过程的关键技术是获得具有特定频差的多频相干激光。目前，主要有三种技术手段获得具有特定频差的多频相干激光：其一，利用相位型电光调制器(Electro-Optic Modulators，EOM)直接调制激光得到具有特定频差的多频相干激光，利用具有特定频差的多频相干激光实现受激拉曼跃迁。其二，利用主从激光器锁定的方法，由高频EOM调制出主激光器产生的激光的边带，通过边带注入锁定技术，利用从激光器将主激光器产生的激光的边带锁定，这样可以有效消除载波分量，得到具有特定频差的多频相干激光。其三，利用脉冲锁模激光器，锁模激光器输出的激光频谱中包含一系列间隔等于其重复频率的频率梳齿，通过额外的声光调制器(Acousto-Optical Modulators，AOM)移频，总可以在两束拉曼光中产生频率间隔等于相应能级劈裂频率的两个频率梳齿，由此得到具有特定频差的多频相干激光。

上述技术手段存在得到的多频相干激光频差调谐范围受限、使用的装置维护困难等问题。

发明内容

有鉴于此，本公开的主要目的在于提供一种产生多频相干激光的装置及方法，以期部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，本公开的一方面提供了一种产生多频相干激光的装置，包括：

激光器，用于产生种子光，上述种子光为波长可调的线偏振光；信号发生器，用于产生相同相位和相同频率的调制信号和解调信号，其中，上述调制信号和解调信号的信号频率可调；伺服模块，用于产生控制信号，上述控制信号的幅值可调；强度调制型电光调制器，用于接收上述调制信号和上述控制信号，并对上述种子光进行调制，生成第一调制光信号，上述第一调制光信号包括调制边带光信号；保偏光纤分束器，用于按照预设功率比将上述第一调制光信号分为第二调制光信号和反馈光信号，上述第二调制光信号包括调制边带光信号；预处理模块，用于接收上述解调信号和上述反馈光信号，通过混频和移相生成误差信号，以便上述伺服模块接收误差信号，并基于上述误差信号产生上述控制信号；光纤放大器，用于上述第二调制光信号的功率放大；周期性极化晶体，用于将功率放大的第二调制光信号进行倍频处理，得到多频相干激光，上述多频相干激光中相邻两激光间的频率差为上述射频信号频率的2倍。

根据本公开实施例，上述强度调制型电光调制器使用马赫-曾德干涉仪结构，上述马赫-曾德干涉仪结构包括两条等长的工作臂、射频信号调制端口和控制信号调制端口；上述射频信号调制端口用于接收上述调制信号，上述控制信号调制端口接收上述控制信号；上述两条等长的工作臂基于上述调制信号和上述控制信号，改变两条等长的工作臂上传输的上述种子光的光程差，生成上述第一调制光信号。

根据本公开实施例，上述信号发生器产生的上述调制信号和解调信号的频率为使用上述多频相干激光进行受激拉曼跃迁的对应粒子的能级劈裂频率的一半。

根据本公开实施例，上述伺服模块产生的上述控制信号的电压为使上述马赫-曾德干涉仪结构工作在最小工作点的偏置半波电压。

根据本公开实施例，上述预处理模块包括：