非線性晶體，尤其是PPLN晶體，以其優(yōu)異的性能在量子技術(shù)領域扮演著重要角色。現(xiàn)在，讓我們轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應用，看看這些科研單位和公司是如何利用MgO:PPLN晶體的，并聽聽他們的評價。

*本文來源于英國Covesion公司的案例研究。上海昊量光電是Covesion公司在中國地區(qū)的合作伙伴。

太空認證的非線性光學堅固型量子激光器 (SNORQL)

銣原子磁光阱（Rb-MOT）作為下一代量子技術(shù)，可以實現(xiàn)超靈敏的重力測量。衛(wèi)星重力遙感是監(jiān)測氣候變化的重要工具，它通過遙感測量地下水位和冰的質(zhì)量。太空認證的非線性光學堅固型量子激光器 (SNORQL) 項目的主要目標是生產(chǎn)堅固耐用的封裝倍頻單元，在太空的“惡劣”環(huán)境條件下（溫度、沖擊、振動、輻射）進行實驗，用于 1560到780nm轉(zhuǎn)換，為基于 Rb 量子技術(shù)提供超過 1W 的輸出功率。

Covesion 將與威爾士的 Compound Semiconductor Applications Catapult 和位于牛津郡 Harwell 的英國國jia實驗室 STFC RAL Space 合作，以促進對太空和我們的環(huán)境的理解。Covension提供的基于波導的倍頻模塊交上了滿意答卷，并通過了大部分環(huán)境測試。RAL Space展示了 Covension 倍頻模塊所具有的優(yōu)異系統(tǒng)性能，適用于驅(qū)動 COTS 通信組件和 Covesion 波長轉(zhuǎn)換模塊組合的 Rb-MOT。

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無紅外檢測的紅外成像

英國量子增強成像領域的量子技術(shù)中心（QuantIC）同樣也有 Covension 非線性晶體的身影，用于開發(fā)無紅外檢測的紅外成像。這聽起來似乎有些拗口，但卻意義重大。紅外光譜在氣體傳感、農(nóng)業(yè)應用、食品質(zhì)量控制和生物醫(yī)學成像方面非常有用，但受限于紅外探測器噪聲大、效率低等缺點。因此 QuantIC 項目正研究利用 Covension 的非線性 PPLN 晶體，通過波長轉(zhuǎn)換連接起可見光以及紅外光，提供了一種經(jīng)濟、有效并且緊湊的量子解決方案。許多有機和無機化合物在紅外波長范圍內(nèi)更容易被檢測，然而在可見光范圍內(nèi)的探測器和光源受益于更為成熟的技術(shù)。設備使用紅外光操作，而可見光將信息“攜帶”到傳統(tǒng)的相機，在降低設備成本的同時獲得了紅外信息。QuantIC 研究團隊希望在未來發(fā)展這項技術(shù)，以紅外光譜為目標進行癌癥檢測。

Jefferson Florez Gutierrez博士，倫敦帝國理工學院：

“Covesion 是 QuantIC 的一部分，而在這項研究中，我們使用了他們的塊狀 PPLN 晶體及其配套的爐子。

我們選擇從 Covesion 購買 PPLN 產(chǎn)品的一個主要原因是他們提供了我們所需的所有信息，以便我們理解晶體，而且 Covesion 的銷售團隊使得購買過程以及隨后的產(chǎn)品使用變得非常簡單。公司之所以脫穎而出，是因為他們的極化技術(shù)非常成熟。對于我們目前擁有的晶體，我們?nèi)匀挥惺褂镁w中已有的不同極化周期進行操作的余地。僅購買一個晶體就能覆蓋巨大的波長范圍。

訂購過程也非常簡單，我們下了訂單，兩周后就收到了。包裝非常到位——晶體被損壞的風險幾乎為零。”

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超導納米線單光子探測器

瑞士ID Quantique（IDQ）是知名的量子安全和量子傳感領域，利用光為企業(yè)開發(fā)的量子產(chǎn)品和技術(shù)并將其產(chǎn)業(yè)化，以確保數(shù)據(jù)和公共安全的長期保護。他們選擇了 Covension 帶加熱爐的倍頻波導進行頻率轉(zhuǎn)換，將光纖激光器產(chǎn)生的 1560nm 6ps 長脈沖轉(zhuǎn)換為 780nm，這些脈沖用于測量 IDQ 超導納米線單光子探測器的時間抖動。非線性頻率產(chǎn)生是一種有效的方法，可為量子技術(shù)提供低相位噪聲、高光束質(zhì)量和窄線寬所需的波長。

Félix Bussières博士，研究與技術(shù)副總裁：

Covesion的產(chǎn)品文檔非常詳盡，我們能夠輕松地選擇所需的波導，并且與Covesion團隊的討論非常有幫助且清晰。該產(chǎn)品運行良好，并且經(jīng)常被IDQ團隊定期使用。

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糾纏光子源

格拉斯哥大學的團隊研究短波紅外（SWIR）量子力學和太赫茲光學，研究SWIR區(qū)域的量子光學通信，以實現(xiàn)日光下量子通信、太赫茲場與量子光之間物質(zhì)介導相互作用的研究。由于2-2.5μm的光譜區(qū)域?qū)鈱W通信具有重要價值，因為它比傳統(tǒng)光通信C波段（1550nm）具有更多優(yōu)勢。因此開發(fā)這個波段的量子源和測量能力至關(guān)重要。由Matteo Cleric博士的格拉斯哥研究小組于2019年使用Covesion的PPLN晶體，展現(xiàn)了不可區(qū)分的2.1μm光子對以及偏振糾纏的生成和表征。而在2021年，Adetunmise Dada博士的團隊在二階非線性晶體中通過自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換（SPDC），實現(xiàn)了近乎Max的糾纏。在研究中，他們同樣使用了Covension的PPLN晶體，切割長度分別為1和0.3mm，用于0型和2型的相位匹配。這些晶體具有不同的極化周期，并在不同的溫度下進行測試，以確定在每種情況下能Max化信號和閑頻光子計數(shù)率的配置。

Adetunmise Dada博士，物理與天文學院，格拉斯哥大學：

“我們在愛丁堡赫瑞瓦特大學的Extreme Light Group and Quantum Photonics Laboratory工作期間了解到Covesion的產(chǎn)品。Covesion的客戶服務一直非常好，與Corin（Covesion的CTO，Corin Gawith教授）及其團隊建立了良好的關(guān)系，他們的專業(yè)知識非常寶貴。在格拉斯哥大學的研究中兩次使用了Covesion的晶體，定制產(chǎn)品的反應速度非常快，確保了研究的順利進行。

特別是在我們感興趣的領域，PPLN晶體需要周期性極化，為了確保光源的非常佳的性能并提高產(chǎn)生效率，需要優(yōu)化極化周期。Covesion提供了多種極化周期選項，而不是單一特定周期。例如，在一種設備中，有不同組的極化周期，這使我們能夠優(yōu)化性能并找到非常佳的配置。”

參考內(nèi)容：

https://adetunmise.com/

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aay5195

https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.16.L051005

原文鏈接:

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量子應用中的波長轉(zhuǎn)換

上海頻準激光科技有限公司專注于提供窄線寬激光系統(tǒng)，以滿足量子研發(fā)的嚴格要求。頻準激光利用Covesion的一系列MgO:PPLN晶體進行二次諧波產(chǎn)生、和頻產(chǎn)生和其他非線性波長轉(zhuǎn)換。至關(guān)重要的是使用 Covesion 的 PPLN 技術(shù)使頻準激光能夠獲得僅靠基本激光器無法實現(xiàn)的波長。

頻準激光團隊在各種基于PPLN的激光系統(tǒng)(FL-SF-509-1-CW, FL-SF-626-5-CW)中使用PPLN晶體，用于銫里德堡原子的測量，量子計算和半導體測量。

對于量子計算，PPLN模塊產(chǎn)生626nm的泵浦波長，并用于二次諧波產(chǎn)生(SHG)產(chǎn)生313nm的波長，這對于鈹離子的操縱至關(guān)重要。在量子技術(shù)這一令人興奮的領域進行實驗，促進了這一領域的進步和理解，并為未來更多的研究和開發(fā)鋪平了道路。

除此之外，頻準激光還使用PPLN晶體來產(chǎn)生對光鐘開發(fā)至關(guān)重要的特定波長。研究人員利用他們的激光模塊(FL-SF-813-15-CW和FL-SF-759-10-CW)設計了一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠產(chǎn)生達到要求精度操縱原子狀態(tài)所需的特定波長。這反過來又為光鐘設置中的精確計時提供了穩(wěn)定性和高質(zhì)量的輸出。

Covesion的PPLN晶體也被頻準激光的工程師用于激光冷卻和捕獲技術(shù)，使他們能夠?qū)崿F(xiàn)對原子粒子的精確控制和操縱。研究人員能夠有效地操縱原子運動，并實現(xiàn)量子物理學和原子光譜學基礎研究所需的低溫。

頻準激光：

“Covesion 以其生產(chǎn)具有優(yōu)良光學特性和可靠性的高質(zhì)量 PPLN 晶體而聞名。這種可靠性對于需要一致性和穩(wěn)定性的實驗設置至關(guān)重要。Covesion 還提供定制選項，以滿足激光冷卻和捕獲實驗的具體要求。這包括對極化周期和晶體尺寸的控制，以實現(xiàn)所需的頻率轉(zhuǎn)換的相位匹配條件。

此外，成本效益、用心的客戶支持以及配套產(chǎn)品和服務的可用性也在我們決定與 Covesion 合作中發(fā)揮了作用。他們的客戶服務的一個突出方面是他們愿意根據(jù)我們請求的詳細信息提供個性化建議。他們?yōu)槲覀兊南到y(tǒng)提供了有關(guān) PPLN 晶體合適規(guī)格的寶貴見解，以確保所需的效率和性能。

在整個購買過程中，他們保持了清晰透明的溝通，及時解決我們有任何問題或疑慮。他們對確保客戶滿意的承諾在每一次互動中都顯而易見，他們不遺余力地滿足我們的請求。Covesion 的用心客戶服務不僅使購買體驗變得順暢無壓力，而且還讓我們對他們產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性充滿信心。他們對客戶滿意度的奉獻確實使他們與眾不同，成為我們值得信賴的合作伙伴。”

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審核編輯 黃宇