一、量子领域背景与挑战
Background and Challenges of Quantum Field
多种激光需求：不同波长和功率
在量子信息处理和量子传感的许多应用中，通常需要多个激光源。这些激光不仅需要不同的波长，而且每种激光的功率要求也有所不同。具体来说：
波长要求：量子信息处理和量子传感等实验中，常常需要激发原子或离子，而这些原子或离子对特定的光波长有特定的激发需求。例如，在某些量子计算操作中，控制量子比特可能需要特定的波长，而这种波长可能并不常见。由于现成的激光器可能无法提供所需波长，因此就需要通过频率倍增（frequency multiplication）或频率混合（frequency mixing）的技术来产生特定的波长。
频率倍增：通过倍增激光的频率，得到一个更高频率的光源。例如，某个激光源发射的波长为1000 nm，通过倍增技术可以将其频率提高，得到500 nm的激光波长。通常，频率倍增技术用于从现有的激光器中得到某些特定波长的光源。
频率混合：当需要一个新波长时，两个不同频率的激光源通过非线性介质相互作用，产生一个新的频率。比如两个不同频率的激光束通过某些非线性晶体混合后，会产生新的波长，这也是为了满足实验中对波长的特殊需求。
功率要求：量子实验中的激光不仅对波长有要求，还可能需要特定的功率。不同的实验可能需要不同强度的激光，例如某些量子传感器可能需要较高功率的激光束以提高信号的探测灵敏度，而在一些量子计算实验中则可能只需要低功率、高稳定性的激光。
激光噪声的挑战
激光在工作时会产生各种类型的噪声，这些噪声会影响量子实验的精度和稳定性。在量子计算和量子传感中，噪声是一个不可忽视的挑战，主要有以下几种类型：
相位噪声 (Phase Noise): 指的是激光输出的相位随时间波动，导致激光波前的变化。这种噪声对于量子干涉实验尤为关键，因为量子系统的干涉效应对激光相位非常敏感。
频率噪声 (Frequency Noise): 激光的频率会出现微小波动，导致输出的激光频率不稳定。这种噪声可能会影响量子态的控制和测量精度，尤其是在量子比特操作中，频率的精确控制至关重要。
幅度噪声 (Amplitude Noise): 指的是激光输出的光强度出现波动，这种噪声会影响测量的信号质量，导致量子传感精度降低。
解决方案与外部稳定
为了满足量子实验中的高精度需求，激光系统的噪声需要得到抑制，且激光频率需要通过外部腔体来稳定。外部腔体的作用是提供一个反馈机制，以确保激光的输出频率保持恒定。外部频率稳定腔体通常使用一些精密的光学元件，通过反馈控制激光频率的波动。
但是，为了满足这些苛刻的要求，往往需要将多个独立的系统结合在一起。这些系统包括激光器、频率倍增器、功率放大器、噪声抑制系统等。每个系统都承担着不同的功能，确保激光能够提供所需的波长、功率，并且保证低噪声和频率稳定性。然而，多系统集成带来的挑战是：
体积庞大：为了满足不同的技术需求，系统会变得非常复杂且庞大。例如，多个激光器和不同的频率转换元件会需要大量的空间。
操作复杂：多个设备的集成不仅需要精密的设计，还需要复杂的调试和维护。每个系统可能需要单独进行调节，而操作人员需要有很高的技术水平来协调这些设备。
为了解决这些挑战，美国OEwaves公司推出了集成激光系统，该系统将激光器、倍频系统、功率放大器和频率稳定元件集成在一个紧凑的盒子内，通过简化系统架构，减少设备数量，降低操作难度，同时保持高性能和高稳定性，提供更加高效的激光解决方案。
二、集成激光系统的核心优势
Advantages of Integrated Laser Systems
紧凑设计，简化操作
传统的量子实验和传感应用往往需要多种激光器、频率转换系统、功率放大器和频率稳定元件，这些设备通常需要分别运行并进行调节和维护。每个系统的操作和维护都需要单独管理，增加了系统的复杂性和操作难度。
OEwaves的集成激光系统将这些独立的设备集成到一个紧凑的外壳中，极大地简化了系统操作，减少了设备的体积，使得系统整体更加紧凑。此外，集成设计有效简化了系统的操作流程，用户只需处理一个系统而不是多个单独的设备，显著降低了操作难度。由于系统集成度高，设备的维护也变得更加简单，避免了需要维护多个系统的复杂性。
超低噪声与高稳定性
系统采用OEwaves的超低噪声激光器，结合高效的频率倍增器和紧凑型频率稳定腔体，在保证低噪声的同时，提供了非常高的稳定性。这些集成系统能够有效抑制相位噪声、频率噪声和幅度噪声，确保激光输出的精确性和稳定性，尤其是在量子信息处理和量子传感应用中，激光的噪声特性对实验结果的影响至关重要。
定制化能力
OEwaves的集成激光系统具有高度的定制化能力，可以根据客户的具体需求进行量身定制。
波长定制：根据实验需求，OEwaves可以定制不同的波长输出。无论是基础波长的生成，还是通过频率倍增来获得特定波长，OEwaves都能提供灵活的定制服务。
功率需求定制：不同的量子实验可能对激光的功率有不同的要求，OEwaves的系统可以根据客户需求提供合适的功率输出。例如，量子计算实验可能需要较低的功率输出，而量子传感器则可能需要较高的功率以增强探测灵敏度。
稳定性要求定制：有些实验对激光的频率稳定性要求极高，OEwaves可以根据客户的具体要求调整频率稳定性，确保激光源在极端条件下仍能保持稳定输出。
通过量身定制的设计，OEwaves的集成激光系统能够精确满足各种实验需求，帮助客户在量子信息处理、量子计算、量子传感等领域实现最佳性能。
三、集成激光系统的技术参数
Technical Parameters of Integrated Laser Systems
OEwaves的激光系统经过精心设计和优化，具有广泛的波长调节范围、极高的频率稳定性、精确的温控调谐功能，并且操作便捷，适合高精度应用，包括量子计算、量子传感等领域。
技术参数
- 波长：370 nm 至 4500 nm
- 光谱线宽：亚赫兹（Sub-Hz）至 10 Hz
- 热调谐范围：≤ 10 GHz （Mode Hop Free）
- 监控/控制接口：USB
- 集成驱动器/控制器
可选项
- 频率调制：直流 - 1 MHz
- 监控/控制接口：RS 232
- 热调谐范围：210 GHz
- OEM或实验室包装
- 机架安装选项
- 根据波长提供高功率放大（可达到数瓦特）
上图OE4055是550nm波长的激光集成系统，该系统提供30mW的输出功率，并且具备赫兹级的线宽和超低的相对强度噪声（RIN）。具体技术参数如下：
输出波长：550nm
输出功率：30mW
线宽：赫兹级别（Hz-level linewidth）
相对强度噪声（RIN）：超低（Ultra-low RIN）
频率稳定性：外部腔体稳定，确保激光频率精度
这些参数使得OEwaves的集成激光系统非常适用于量子信息处理和量子传感器等领域。在这些应用中，对激光器的要求不仅仅是输出功率和波长的精确性，更多的是对噪声的控制和频率稳定性的高要求。OEwaves的系统能够满足这些严格的技术需求，提供稳定、低噪声的激光源。
四、客户反馈
Client Feedback
OEwaves的首席执行官Lute Maleki表示：“根据客户的直接反馈，OEwaves的集成激光系统为那些需要多个激光器、频率转换和功率放大的系统提供了一个有效的简化操作方式。这些系统的架构可以根据每个客户的具体需求进行定制，使得每个系统都能完美契合客户的应用。”
随着量子技术的发展，对激光器的需求越来越复杂，OEwaves通过其创新的集成激光系统，帮助科研人员和工程师降低了设备的复杂度，提高了工作效率，为量子科学的突破性进展提供了强有力的技术支持。
五、关于OEwaves和卓越
OEwaves and Beyond Light
OEwaves 成立于 2000 年，作为一个从美国NASA旗下Jet Propulsion Laboratory 和加州理工学院的研究中衍生出的公司。公司致力于将先进的激光技术商业化，并在多个高科技领域中应用这些技术。OEwaves 的技术背景和发展历史深深植根于 JPL 和 Caltech 的激光频率稳定、光学传感器等前沿研究，OEwaves 公司获得了多达 126 项专利，微波光子领域的专利超过 30 项，并且公司还获得了无数奖项，包括两个著名的SPIE Prism 奖、lEEESawyer奖 及Patrick Soon-Shiong 创新奖。公司在电气和电子工程师协会(IEEE)半导体制造专利权排名中名列前 20 名。这为公司在激光和光学技术领域的成功奠定了坚实的基础，近几年公司专注于量子计算领域。公司的主打产品为超窄线宽激光器、激光器线宽及RIN噪声测量设备等。
卓越光子深耕光通信领域近20年，作为美国OEwaves公司在中国唯一授权的代理商，负责OEwaves公司全线产品在中国的销售、技术支持、售后服务、市场拓展和渠道建设等工作，如您对产品有什么疑问的话，我们期待与您更深入的探讨！
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