一、量子領域背景與挑戰
Background and Challenges of Quantum Field
多種激光需求：不同波長和功率
在量子信息處理和量子傳感的許多應用中，通常需要多個激光源。這些激光不僅需要不同的波長，而且每種激光的功率要求也有所不同。具體來說：
波長要求：量子信息處理和量子傳感等實驗中，常常需要激發原子或離子，而這些原子或離子對特定的光波長有特定的激發需求。例如，在某些量子計算操作中，控制量子比特可能需要特定的波長，而這種波長可能并不常見。由于現成的激光器可能無法提供所需波長，因此就需要通過頻率倍增（frequency multiplication）或頻率混合（frequency mixing）的技術來產生特定的波長。
頻率倍增：通過倍增激光的頻率，得到一個更高頻率的光源。例如，某個激光源發射的波長為1000 nm，通過倍增技術可以將其頻率提高，得到500 nm的激光波長。通常，頻率倍增技術用于從現有的激光器中得到某些特定波長的光源。
頻率混合：當需要一個新波長時，兩個不同頻率的激光源通過非線性介質相互作用，產生一個新的頻率。比如兩個不同頻率的激光束通過某些非線性晶體混合后，會產生新的波長，這也是為了滿足實驗中對波長的特殊需求。
功率要求：量子實驗中的激光不僅對波長有要求，還可能需要特定的功率。不同的實驗可能需要不同強度的激光，例如某些量子傳感器可能需要較高功率的激光束以提高信號的探測靈敏度，而在一些量子計算實驗中則可能只需要低功率、高穩定性的激光。
激光噪聲的挑戰
激光在工作時會產生各種類型的噪聲，這些噪聲會影響量子實驗的精度和穩定性。在量子計算和量子傳感中，噪聲是一個不可忽視的挑戰，主要有以下幾種類型：
相位噪聲 (Phase Noise): 指的是激光輸出的相位隨時間波動，導致激光波前的變化。這種噪聲對于量子干涉實驗尤為關鍵，因為量子系統的干涉效應對激光相位非常敏感。
頻率噪聲 (Frequency Noise): 激光的頻率會出現微小波動，導致輸出的激光頻率不穩定。這種噪聲可能會影響量子態的控制和測量精度，尤其是在量子比特操作中，頻率的精確控制至關重要。
幅度噪聲 (Amplitude Noise): 指的是激光輸出的光強度出現波動，這種噪聲會影響測量的信號質量，導致量子傳感精度降低。
解決方案與外部穩定
為了滿足量子實驗中的高精度需求，激光系統的噪聲需要得到抑制，且激光頻率需要通過外部腔體來穩定。外部腔體的作用是提供一個反饋機制，以確保激光的輸出頻率保持恒定。外部頻率穩定腔體通常使用一些精密的光學元件，通過反饋控制激光頻率的波動。
但是，為了滿足這些苛刻的要求，往往需要將多個獨立的系統結合在一起。這些系統包括激光器、頻率倍增器、功率放大器、噪聲抑制系統等。每個系統都承擔著不同的功能，確保激光能夠提供所需的波長、功率，并且保證低噪聲和頻率穩定性。然而，多系統集成帶來的挑戰是：
體積龐大：為了滿足不同的技術需求，系統會變得非常復雜且龐大。例如，多個激光器和不同的頻率轉換元件會需要大量的空間。
操作復雜：多個設備的集成不僅需要精密的設計，還需要復雜的調試和維護。每個系統可能需要單獨進行調節，而操作人員需要有很高的技術水平來協調這些設備。
為了解決這些挑戰，美國OEwaves公司推出了集成激光系統，該系統將激光器、倍頻系統、功率放大器和頻率穩定元件集成在一個緊湊的盒子內，通過簡化系統架構，減少設備數量，降低操作難度，同時保持高性能和高穩定性，提供更加高效的激光解決方案。
二、集成激光系統的核心優勢
Advantages of Integrated Laser Systems
緊湊設計，簡化操作
傳統的量子實驗和傳感應用往往需要多種激光器、頻率轉換系統、功率放大器和頻率穩定元件，這些設備通常需要分別運行并進行調節和維護。每個系統的操作和維護都需要單獨管理，增加了系統的復雜性和操作難度。
OEwaves的集成激光系統將這些獨立的設備集成到一個緊湊的外殼中，極大地簡化了系統操作，減少了設備的體積，使得系統整體更加緊湊。此外，集成設計有效簡化了系統的操作流程，用戶只需處理一個系統而不是多個單獨的設備，顯著降低了操作難度。由于系統集成度高，設備的維護也變得更加簡單，避免了需要維護多個系統的復雜性。
超低噪聲與高穩定性
系統采用OEwaves的超低噪聲激光器，結合高效的頻率倍增器和緊湊型頻率穩定腔體，在保證低噪聲的同時，提供了非常高的穩定性。這些集成系統能夠有效抑制相位噪聲、頻率噪聲和幅度噪聲，確保激光輸出的精確性和穩定性，尤其是在量子信息處理和量子傳感應用中，激光的噪聲特性對實驗結果的影響至關重要。
定制化能力
OEwaves的集成激光系統具有高度的定制化能力，可以根據客戶的具體需求進行量身定制。
波長定制：根據實驗需求，OEwaves可以定制不同的波長輸出。無論是基礎波長的生成，還是通過頻率倍增來獲得特定波長，OEwaves都能提供靈活的定制服務。
功率需求定制：不同的量子實驗可能對激光的功率有不同的要求，OEwaves的系統可以根據客戶需求提供合適的功率輸出。例如，量子計算實驗可能需要較低的功率輸出，而量子傳感器則可能需要較高的功率以增強探測靈敏度。
穩定性要求定制：有些實驗對激光的頻率穩定性要求極高，OEwaves可以根據客戶的具體要求調整頻率穩定性，確保激光源在極端條件下仍能保持穩定輸出。
通過量身定制的設計，OEwaves的集成激光系統能夠精確滿足各種實驗需求，幫助客戶在量子信息處理、量子計算、量子傳感等領域實現最佳性能。
三、集成激光系統的技術參數
Technical Parameters of Integrated Laser Systems
OEwaves的激光系統經過精心設計和優化，具有廣泛的波長調節范圍、極高的頻率穩定性、精確的溫控調諧功能，并且操作便捷，適合高精度應用，包括量子計算、量子傳感等領域。
技術參數
- 波長：370 nm 至 4500 nm
- 光譜線寬：亞赫茲（Sub-Hz）至 10 Hz
- 熱調諧范圍：≤ 10 GHz （Mode Hop Free）
- 監控/控制接口：USB
- 集成驅動器/控制器
可選項
- 頻率調制：直流 - 1 MHz
- 監控/控制接口：RS 232
- 熱調諧范圍：210 GHz
- OEM或實驗室包裝
- 機架安裝選項
- 根據波長提供高功率放大（可達到數瓦特）
上圖OE4055是550nm波長的激光集成系統，該系統提供30mW的輸出功率，并且具備赫茲級的線寬和超低的相對強度噪聲（RIN）。具體技術參數如下：
輸出波長：550nm
輸出功率：30mW
線寬：赫茲級別（Hz-level linewidth）
相對強度噪聲（RIN）：超低（Ultra-low RIN）
頻率穩定性：外部腔體穩定，確保激光頻率精度
這些參數使得OEwaves的集成激光系統非常適用于量子信息處理和量子傳感器等領域。在這些應用中，對激光器的要求不僅僅是輸出功率和波長的精確性，更多的是對噪聲的控制和頻率穩定性的高要求。OEwaves的系統能夠滿足這些嚴格的技術需求，提供穩定、低噪聲的激光源。
四、客戶反饋
Client Feedback
OEwaves的首席執行官Lute Maleki表示：“根據客戶的直接反饋，OEwaves的集成激光系統為那些需要多個激光器、頻率轉換和功率放大的系統提供了一個有效的簡化操作方式。這些系統的架構可以根據每個客戶的具體需求進行定制，使得每個系統都能完美契合客戶的應用。”
隨著量子技術的發展，對激光器的需求越來越復雜，OEwaves通過其創新的集成激光系統，幫助科研人員和工程師降低了設備的復雜度，提高了工作效率，為量子科學的突破性進展提供了強有力的技術支持。
五、關于OEwaves和卓越
OEwaves and Beyond Light
OEwaves 成立于 2000 年，作為一個從美國NASA旗下Jet Propulsion Laboratory 和加州理工學院的研究中衍生出的公司。公司致力于將先進的激光技術商業化，并在多個高科技領域中應用這些技術。OEwaves 的技術背景和發展歷史深深植根于 JPL 和 Caltech 的激光頻率穩定、光學傳感器等前沿研究，OEwaves 公司獲得了多達 126 項專利，微波光子領域的專利超過 30 項，并且公司還獲得了無數獎項，包括兩個著名的SPIE Prism 獎、lEEESawyer獎 及Patrick Soon-Shiong 創新獎。公司在電氣和電子工程師協會(IEEE)半導體制造專利權排名中名列前 20 名。這為公司在激光和光學技術領域的成功奠定了堅實的基礎，近幾年公司專注于量子計算領域。公司的主打產品為超窄線寬激光器、激光器線寬及RIN噪聲測量設備等。
卓越光子深耕光通信領域近20年，作為美國OEwaves公司在中國唯一授權的代理商，負責OEwaves公司全線產品在中國的銷售、技術支持、售后服務、市場拓展和渠道建設等工作，如您對產品有什么疑問的話，我們期待與您更深入的探討！
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