[发明专利]可级联729nm单模激光放大器

说明书

本发明涉及可级联729nm单模激光放大器，其包括激光种子源、选模光路、放大光路、锥形放大器保护电路和锥形放大器，放大光路包括数个串联的级联级放大光路和一个输出级放大光路，激光种子源用于输出种子激光,种子激光通过选模光路进行模式选择，然后通过数个级联级放大光路多级放大，再经过输出级放大光路输入到锥形放大器中，实现种子激光的放大，锥形放大器保护电路通过监测输入到锥形放大器的激光的状态控制锥形放大器的电源输入。本发明采用级联技术可实现超低噪声729nm单模激光的大倍率放大，提高激光放大的稳定性和可靠性，锥形放大器保护电路能够防止无激光输入时锥形放大器损坏。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体说是可级联729nm单模激光放大器。

背景技术

量子计算的关键是如何构建真正的量子计算器，量子计算器的架构主要包括光子的偏振(photon polarization)、腔量子电动力学(cavity quantum electrodynamics,CQED)、离子阱(ion trap)以及核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)，离子阱架构是能够满足容错量子计算的最成功的一种。

⁴⁰Ca⁺离子的|4S_1/2,m_J＝-1/2〉激发态具有长至(1.167±0.007)s的寿命、低至5.6MHz/mT的磁场灵敏度使其成为离子阱架构量子计算的主要工作物质。为了将⁴⁰Ca⁺从基态|3D_5/2,m_J＝-1/2〉激发到|4S_1/2,m_J＝-1/2〉激发态，需要使用相位噪声只有几MHz的729nm激光进行激发，且进行激发的激光越强越好。

目前，超低噪声的729nm激光主要通过两种途径产生。1、激光器产生激光通过超稳腔的反射光稳频后反馈到激光器控制电路从而实现激光器的噪声去除，然后注入锥形放大器中获得所需要的激光。该方法的主要问题在于超稳腔的反射光噪声较大而透射光噪声较小，利用噪声较大的反射光进行稳频并不是最理想的结果。2、激光器产生激光通过超稳腔的透射光经过LD放大后直接注入锥形放大器中获得所需要的激光。该方法的主要问题在于作为种子激光的超稳腔透射光只有几十μW(微瓦)，放大倍率很高(几百到几千)，此时由于种子激光与LD自发辐射相比功率较低，因此种子激光在与LD自发辐射竞争时成功概率较低，一方面造成受激放大不易实现，另一方面造成受激放大后容易跳模。

此外，由于锥形放大器在工作过程中，如果在较长时间内没有激光注入，会造成器件过热而损坏，因此需要对其输入状态进行检测，当注入激光由于某种原因未能进入锥形放大器时及时对锥形放大器进行断电，从而保护锥形放大器不被损坏。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种可级联729nm单模激光放大器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：可级联729nm单模激光放大器，包括激光种子源、选模光路、放大光路、锥形放大器保护电路和锥形放大器，所述放大光路包括数个串联的级联级放大光路和一个输出级放大光路，所述激光种子源用于输出种子激光,所述种子激光通过选模光路进行模式选择，然后通过数个所述级联级放大光路多级放大，再经过输出级放大光路输入到锥形放大器中，实现种子激光的放大，所述锥形放大器保护电路通过监测输入到锥形放大器的激光的状态控制锥形放大器的电源输入。