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[2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）——面向量子技术应用的单频VECSEL定制化研究

DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8872578 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 许多量子技术应用（如量子信息处理、精密计量和原子钟）依赖具有特定功率、线宽、光束质量和强度噪声等严苛特性的多波长激光器。这类激光器通常用于探测或改变中性原子与离子的量子态。除需精准匹配特定原子/离子系统的特性外，随着从实验室到实际应用转化需求的加速，这类激光器在成本控制、易用性及定制化方面也面临更高要求。 垂直外腔面发射激光器（VECSELs，又称OPSLs或SDLs）是光泵浦半导体激光器，兼具半导体量子阱激光器的波长灵活性、宽泵浦吸收带宽优势，以及二极管泵浦固态激光器的高输出功率与优异光束质量特性。其外腔结构可插入腔内波长选择元件实现可调谐单频运行，并能集成非线性晶体进行高效腔内频率转换。这些特性使VECSELs成为满足量子技术及其他高影响力应用需求的极具前景的解决方案。 我们展示了专为量子技术应用（特别是量子计算中囚禁离子的产生与操控）设计的紧凑型即用型单频VECSELs。先前研究聚焦于279.6 nm波长的镁离子多普勒冷却系统及285.3 nm波长的光电离系统。本次重点展示波长拓展成果：针对铍离子等潜力离子（313 nm与235 nm）优化的单频运行方案，并公布在1252 nm和940 nm波长实现瓦级单频输出的突破性进展（这些波长是获得313 nm与235 nm高功率输出的前提条件），同时介绍激光平台的最新研发成果。我们认为VECSELs有望替代现有众多激光系统，推动量子技术应用创新。
作者： Jussi-Pekka Penttinen，Shaun Burd，Mika M?ki，Emmi Kantola，Andrew Wilson，Sanna Ranta，Panyu Hou，Dietrich Leibfried，Mircea Guina
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为量子技术应用（特别是用于量子计算中囚禁离子的产生与操控）开发紧凑型、交钥匙式单频VECSEL激光器。

研究成果

研究表明，垂直外腔面发射激光器（VECSELs）具备满足量子技术应用严苛要求的潜力，能提供紧凑、可调谐且高效的激光解决方案。成功研发出具有挑战性波长的单频VECSELs，为其在量子计算及其他高影响力领域的应用铺平了道路。

研究不足

该研究聚焦于特定波长（1252纳米和940纳米）及其向其他波长（313纳米和235纳米）的转换，以应用于量子技术领域，这可能会限制研究结果对其他波长或应用的普适性。

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