非線性晶體，尤其是PPLN晶體，以其優異的性能在量子技術領域扮演著重要角色。現在，讓我們轉向實際應用，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，可以實現超靈敏的重力測量。衛星重力遙感是監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堅固耐用的封裝倍頻單元，在太空的“惡劣”環境條件下（溫度、沖擊、振動、輻射）進行實驗，用于 1560到780nm轉換，為基于 Rb 量子技術提供超過 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，并通過了大部分環境測試。RAL Space展示了 Covension 倍頻模塊所具有的優異系統性能，適用于驅動 COTS 通信組件和 Covesion 波長轉換模塊組合的 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中心（QuantIC）同樣也有 Covension 非線性晶體的身影，用于開發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、農業應用、食品質量控制和生物醫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，通過波長轉換連接起可見光以及紅外光，提供了一種經濟、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更容易被檢測，然而在可見光范圍內的探測器和光源受益于更為成熟的技術。設備使用紅外光操作，而可見光將信息“攜帶”到傳統的相機，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展這項技術，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非常成熟。對于我們目前擁有的晶體，我們仍然有使用晶體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，利用光為企業開發的量子產品和技術并將其產業化，以確保數據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換，將光纖激光器產生的 1560nm 6ps 長脈沖轉換為 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。非線性頻率產生是一種有效的方法，可為量子技術提供低相位噪聲、高光束質量和窄線寬所需的波長。

Félix Bussières博士，研究與技術副總裁：

Covesion的產品文檔非常詳盡，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。該產品運行良好，并且經常被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區域的量子光學通信，以實現日光下量子通信、太赫茲場與量子光之間物質介導相互作用的研究。由于2-2.5μm的光譜區域對光學通信具有重要價值，因為它比傳統光通信C波段（1550nm）具有更多優勢。因此開發這個波段的量子源和測量能力至關重要。由Matteo Cleric博士的格拉斯哥研究小組于2019年使用Covesion的PPLN晶體，展現了不可區分的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參量下轉換（SPDC），實現了近乎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系，他們的專業知識非常寶貴。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生效率，需要優化極化周期。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，這使我們能夠優化性能并找到非常佳的配置。”

參考內容：

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:

https://covesion.com/zh-cn/%E7%9F%A5%E8%AF%86%E4%B8%AD%E5%BF%83/%E6%A0%BC%E6%8B%89%E6%96%AF%E5%93%A5%E5%A4%A7%E5%AD%A6%E7%89%A9%E7%90%86%E4%B8%8E%E5%A4%A9%E6%96%87%E5%AD%A6%E9%99%A2%E6%A1%88%E4%BE%8B%E7%A0%94%E7%A9%B6/

量子應用中的波長轉換

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

頻準激光團隊在各種基于PPLN的激光系統(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模塊產生626nm的泵浦波長，并用于二次諧波產生(SHG)產生313nm的波長，這對于鈹離子的操縱至關重要。在量子技術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鋪平了道路。

除此之外，頻準激光還使用PPLN晶體來產生對光鐘開發至關重要的特定波長。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，該系統能夠產生達到要求精度操縱原子狀態所需的特定波長。這反過來又為光鐘設置中的精確計時提供了穩定性和高質量的輸出。

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，使他們能夠實現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 以其生產具有優良光學特性和可靠性的高質量 PPLN 晶體而聞名。這種可靠性對于需要一致性和穩定性的實驗設置至關重要。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，以實現所需的頻率轉換的相位匹配條件。

此外，成本效益、用心的客戶支持以及配套產品和服務的可用性也在我們決定與 Covesion 合作中發揮了作用。他們的客戶服務的一個突出方面是他們愿意根據我們請求的詳細信息提供個性化建議。他們為我們的系統提供了有關 PPLN 晶體合適規格的寶貴見解，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品的質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