田龙，博士，副教授，博士生导师。主要致力于连续变量非经典光场产生与应用，量子精密测量等领域研究。承担国家自然科学面上项目及青年项目各一项，主持山西省优秀青年基金一项，参与国家重点研发计划项目等省部委项目多项；先后在Phys. Rev. Lett、Opt. Lett、Opt. Express等国内外重要学术刊物上发表论文50余篇，授权中国发明专利数10余项。近些年，研发了谐振型电光相位调制器等光电器件，已经应用到中国科学技术大学，华中科技大学，国科大杭州高等研究院，中科院物数所，北京量子信息科学研究院，北京大学，清华大学，重庆大学等单位，形成一定的应用示范作用。

 

谐振型电光相位调制器研发与应用：

    一、谐振型高调制深度电光相位调制器概况                                                                                                                                              

谐振型高调制深度电光相位调制器（R-EOM）依托山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室科研技术进行成果转化。在抑制相位调制中剩余振幅调制技术基础上，自主研发了谐振型电光相位调制器，可以有效降低半波电压、提高调制深度以及抑制相位调制中剩余振幅调制，提高系统锁定稳定性等（该研究成果被德国Qubig公司在其官网上引用）。该调制器广泛应用于量子信息、激光物理、冷原子物理、原子钟、时频传输等领域。

    二、谐振型高调制深度电光相位调制器性能参数                                                                                                                                        

    三、调制器调制深度典型实验结果                                                                                                                                                            

    四、调制器典型外观尺寸                                                                                                                                                                            

调制器外形主要包括：40mm*40mm*40mm, 36mm*34mm*25mm, 26mm*26mm*20mm三种，可应用于不同实验场景。

    五、调制器输入激光偏振要求                                                                                                                                                                     

基于单端楔角晶体的调制器，其激光入射方向及偏振要求如上图所示，SMA接头朝上，则激光从左端入射，出射光向右前方偏折，此时入射激光偏振方向为水平线偏振光（P偏振/H偏振）；SMA接头侧面放置时，出射激光向上偏折，此时入射激光需为垂直线偏振激光（S偏振/V偏振）。

基于双端平行晶体的调制器，对激光入射方向无要求，但入射激光偏振同楔角晶体调制器一致。

    六、调制器中电光晶体输出端为什么是单端楔角                                                                                                                                        

传统商用宽带电光调制器将驱动电压直接加载在电光晶体两端，以实现电光相位或振幅调制等，这种调制器半波电压（Vπ）较高，调制深度较低且需要较高驱动电压。在制备超稳激光以及超窄线宽激光等场合中需要将激光锁定在超稳腔上，由于超稳腔的精细度较高，一般至少在十几万以上，这就需要注入超稳腔的光功率极低，一般为微瓦级及以下，同时需要电光相位调制器具有较高调制深度以得到高信噪比误差信号并进行锁定，而且电光相位调制中的剩余振幅调制一直是影响超稳激光稳定性的关键因素之一。然而，电光相位调制中的剩余振幅调制一直是影响超稳激光稳定性的关键因素之一。在2016年，山西大学郑耀辉课题组利用单端楔形LiNbO₃晶体分离不同偏振出射激光，可以有效抑制剩余振幅调制，提高量子光源稳定性；中科院国家授时中心张首刚团队在2016年，利用布鲁斯特角切割的电光调制晶体抑制剩余振幅调制，制备了超稳激光；在2019年，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院陈李生团队利用声光相互作用理论解释剩余振幅调制产生机理，并实验测试了不同形状电光晶体抑制剩余振幅调制效果；在国外，美国佛罗里达大学Dooley通过在双端切角的晶体上分区域施加电压抑制电光相位中的剩余振幅调制。

然而，双端楔角晶体需要仔细校准入射光方向以便实现较好抑制剩余振幅调制效果；我们采用输入端平行且输出端楔角的晶体，对激光入射角要求并不严格，只是输出端激光有一定偏折，且抑制剩余振幅调制效果明显，也便于进行实验。另外，环境温漂是产生剩余振幅调制的另一个主要影响因素，谐振型高调制深度电光调制器是温度敏感器件，我们设计的保温系统也可有效降低环境温漂，进一步提高抑制剩余振幅调制效果。所以，高调制深度、低功耗、低Vπ的电光相位调制器，并进行全面评估可为制备超稳激光光源、超低噪声激光、量子光源等提供关键器件，推动相关产业性能提升。

    七、带DC端口的谐振型电光相位调制器                                                                                                                                                     

2014年，美国JILA叶军课题组利用带DC端口的波导调制器结合主动温控，将剩余振幅调制抑制到1*10^-6，为超稳激光和高精度稳频提供方案；我们同样研发了带DC端口的谐振型自由空间电光相位调制器，满足高精尖领域需求。

                                            

    八、贝塞尔函数与调制深度关系                                                                                                                                                                

根据贝塞尔函数计算，当主模式强度降低到原有一半时对应调制深度为1.13；当主模式和边带模式一样大时，调制深度为1.435；一阶边带最高时对应调制深度1.84；主模式最小时对应调制深度2.405；

贝塞尔函数与调制深度关系图

    九、参考文献                                                                                                                                                                                             

1. Reduction of zero baseline drift of the Pound–Drever–Hall error signal with a wedged electro-optical crystal for squeezed state generation, Optics Letters, 41, 3331(2016),

2. Investigation of residual amplitude modulation in squeezed state generation system, Optics Express, 26, 18957(2018);

3. Residual amplitude modulation and mitigation in wedged electro-optic modulator, Optics Express, 27, 7064 (2019).

4. Reduction of residual amplitude modulation to 1×10^-6 for frequency modulation and laser stabilization, Optics Letters, 39(7), 1980(2014).

5. 谐振型电光相位调制及光电探测功能器件的研发及应用. 物理学报, 2023, 72(14): 148502.

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