“光纤耦合声光调制器”（FCAOM）这个词或许读起来有些拗口。然而，这个略显拗口的描述背后，却隐藏着一种优雅而强大的解决方案，它能够直接控制光纤激光器输出的时序、强度和时间波形——这使得光纤激光器可以应用于世界上一些要求最苛刻的应用领域，包括量子计算和空间计算。
我们对 FCAOM 的理解是Fiber-Q®，这是一款于 2008 年开发的产品，它利用了我们在声光技术、光纤和光子封装方面的丰富专业知识。该系列产品荣获英国女王企业奖（创新）和英国物理学会（IOP）创新奖，其火柴盒大小的解决方案，波长范围从 397 nm到 2000 nm，对于希望抓住快速增长的量子研究趋势机遇的组织，以及专门为不断扩大的空间应用市场提供组件和系统的OEM设备制造商而言，都蕴藏着巨大的潜力。
为了让大家更好地理解这一点，量子技术目前是全球大规模投资的主题，许多政府（包括美国、英国、中国、日本和德国）都在开展大型的多年期项目，资金水平超过10亿美元。同样，太空作为光学和光子学的应用领域，其重要性正在呈指数级增长，涉及遥感、光谱学、激光雷达、空间通信等众多学科。摩根士丹利预测，到 2030 年，全球太空产业的收入可能会超过 1 万亿美元。
然而，随着这些应用变得越来越苛刻、要求越来越高，精度、稳定性、准确性和可靠性都变得更加重要——而这正是Fiber-Q®解决一些根本性挑战的地方。
对光的终极控制
量子技术依赖于利用激光光源操纵和控制微小量子物体（如光子、原子和电子）的能力，而这需要极高的精确度。投射到这些物体上的能量必须在功率方面极其稳定，但也要足够有针对性，才能在某些应用中（包括原子钟）电离单个原子。
量子技术目前仍以研究为主，但该技术在许多实际领域具有明显的应用潜力。例如，传感和计时可以利用量子系统对环境影响的敏感性来更精确地测量物理特性。通信可以利用量子特性，更容易地检测网络的监视或干扰，即使是远隔重洋的用户之间也可以进行检测。反过来，量子计算可以利用量子原理，以比传统计算机快得多的速度解决某些类型的问题。所有这些环境的共同之处在于，在如此微小的能量应用中，几乎没有出错的余地，而这正是 Fiber-Q® 真正发挥作用的地方。与传统的调制光纤激光器的方法不同，Fiber-Q® 无需用户控制调制介质中的光束特性。它将调制和光束整形功能集成在一个紧凑而坚固的光纤耦合封装中。该密封封装将光学元件密封在干燥惰性的环境中，从而确保稳定性和可靠性。
为了让大家更直观地了解，我们这里讨论的是插入损耗低至 2 dB，消光比为 50 dB，回波损耗为 40 dB，极化消光比为 20 dB。最终，这不仅可以提高光束质量，还可以更好地控制光纤激光器输出的时间特性（即脉冲频率），以及更广泛的脉冲形状（即每个脉冲的持续时间和复杂性）。这种性能对于量子应用至关重要——而 Fiber-Q® 的封装足够坚固，可以可靠地进行大规模生产，只需将光纤与之匹配即可提供确定的输入和输出，并在对准过程中节省大量时间和精力。
即使在最严苛的条件下也能保持精准性和可靠性
从某种意义上说，区分量子和空间是有点人为的，因为我们上面提到的量子的主要潜在应用可以说对空间活动也至关重要。作为一种环境，太空给任何技术组件都带来了巨大的额外挑战。极低温度、冲击、振动、辐射以及完全真空环境下的运行都会对组件的可靠性产生不利影响。同时，航天应用本身的特性也要求系统体积小、重量轻，这就必然需要使用紧凑型组件。
Fiber-Q® 再次展现了其卓越的性能。该系列产品以可靠性著称，采用坚固耐用的密封设计，封装紧凑、低调——尺寸仅相当于一个大火柴盒——非常适合集成到对尺寸、重量和功耗 (SWaP) 比要求极高的光纤系统中。Fiber-Q® 已经成为更广泛的太空成功故事的一部分，G&H 已经对其许多用于太空的解决方案进行了研究、开发、测试和认证。
Fiber-Q®：在现实世界中也取得了成功
量子领域的机遇和不断发展的太空探索的可能性，对于我们的 Fiber-Q® 系列产品来说，当然是令人无比兴奋的。凭借我们的研究传承和内部专业知识，我们有能力继续开发具有前瞻性的解决方案，以应对未来的挑战——但不仅限于太空和量子领域。例如，我们的可见光谱 Fiber-Q® 变体能够实现更紧凑、高效的全光纤仪器设计，用于拯救生命的生物医学应用，例如显微镜和流式细胞术。无论是量子、太空、生物医学还是任何其他应用，Fiber-Q®都只是我们发挥自身优势的又一个平台：用光子技术改变世界。
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