【嘉勤點(diǎn)評(píng)】思量量子發(fā)明的高分辨多色分束系統(tǒng)及其光子濾波方案，該方案中的多色分束器具有高分辨率、高消光比等優(yōu)點(diǎn)，能夠較好地適應(yīng)光譜分析技術(shù)的發(fā)展和市場需求。

在材料成分精細(xì)分析、生物弱光探測、光與物質(zhì)的非經(jīng)典干涉等領(lǐng)域，常常需要將極弱的信號(hào)光從背景噪音光子中提取出來，并按照頻率不同進(jìn)行分離。

然而，許多噪音光子的頻率和有用的信號(hào)光子的頻率非常相近，而且不同類信號(hào)光子之間的頻率往往也非常相近，比如其頻率差值只有幾個(gè)GHz，甚至只有幾百M(fèi)Hz。目前，商用的光譜分析儀器還不能兼顧高分辨率和高消光比，因?yàn)楦叻直媛释簿鸵馕吨^低的消光比和較低的信噪比。

如今，人們對光子頻率分束器的要求越來越高，在某些場合下（比如光與物質(zhì)非經(jīng)典干涉實(shí)驗(yàn)）不僅需要較高的光譜分辨率，還需要消光比高于幾百萬比一，但是一直以來由于種種技術(shù)困難還沒有多色分束器可以兼顧高光譜分辨率和高消光比。

為此，思量量子在2020年11月25日申請了一項(xiàng)名為“高分辨多色分束系統(tǒng)及其光子濾波方法”的發(fā)明專利（申請?zhí)枺?02011335618.5），申請人為上海思量量子科技有限公司。

根據(jù)該專利目前公開的相關(guān)資料，讓我們一起來看看這項(xiàng)技術(shù)方案吧。

如上圖，為機(jī)箱的立體結(jié)構(gòu)示意圖，該機(jī)箱主要包括有：光學(xué)面板401、防護(hù)外殼402和減震底座403。這種濾波系統(tǒng)的光路搭建在光學(xué)面板上，防護(hù)外殼用于保護(hù)光路不受碰撞，同時(shí)可以提高整個(gè)系統(tǒng)的溫度穩(wěn)定性。減震底座可以有效隔離50Hz以上的震動(dòng)，用來保證光路的穩(wěn)定性。

如上圖，為這種高分辨多色分束系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖，這種高分辨多色分束系統(tǒng)包括若干f分束組件單元，總共設(shè)有四組，分別為：f1分束組件、f2分束組件、f3分束組件和f4分束組件。這四個(gè)分束組件之間相互平行設(shè)置，f4分束組件提供噪音出口。每一個(gè)f分束組件單元包括：光隔離器100、輔助光路器件200、濾波腔300和溫度控制模塊。

該結(jié)構(gòu)在安裝時(shí)，會(huì)先將輔助光路器件置于濾波腔和光隔離器之間，接著依次安裝光隔離器、輔助光路器件、濾波腔、輔助光路器件、光隔離器、輔助光路器件、濾波腔以及輔助光路器件。

其中，該專利中設(shè)計(jì)的濾波腔屬于法布里玻羅腔的一種，外形像是一塊平凸玻璃透鏡，前后表面鍍有高反射率的增反膜。相對于前后表面平行的法布里玻羅腔，這種平凸式的濾波腔不僅具有頻率濾波功能，還具有空間模式濾波功能。

另外，相對于由兩面獨(dú)立反射鏡構(gòu)成的濾波腔，這種一體式的塊狀腔不需要額外的光束和鎖相器進(jìn)行相位鎖定以鎖定兩面反射鏡的空間距離，因此使得光路調(diào)試難度大大降低。且這種濾波腔的腔長（不同腔長對應(yīng)不同透過頻率）由溫度控制模塊即可進(jìn)行調(diào)節(jié)和鎖定。

通過級(jí)聯(lián)多個(gè)這樣的平凸式濾波腔，不僅可以實(shí)現(xiàn)多種頻率光子之間的分離以及與噪音光子的分離，還可以實(shí)現(xiàn)幾十萬比一甚至幾千萬比一的消光比（該數(shù)值與級(jí)聯(lián)的濾波腔數(shù)量有關(guān)）。

最后，我們來看看這種光子頻率濾波方法的流程原理框圖，首先是對機(jī)箱的整體進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作和安裝，并制作好濾波腔，以及對各個(gè)濾波腔溫度模塊的PID參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。其次，在機(jī)箱內(nèi)部搭建濾波腔和輔助光路，依次安裝光隔離器、輔助光路器件、濾波腔、輔助光路器件、光隔離器、輔助光路器件、濾波腔和輔助光路器件形成f分束組件單元。

通過對每個(gè)頻率通道的透過率和消光比進(jìn)行優(yōu)化，并精細(xì)校正每個(gè)濾波腔的溫度，從而可以將信號(hào)光收集到多色分束系統(tǒng)的輸入光纖，并從輸出光纖得到純凈的信號(hào)光。

以上就是思量量子發(fā)明的高分辨多色分束系統(tǒng)及其光子濾波方案，該方案中的多色分束器具有高分辨率、高消光比等優(yōu)點(diǎn)，能夠較好地適應(yīng)光譜分析技術(shù)的發(fā)展和市場需求。

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