【資訊】高壓縮度壓縮態(tài)光場制備中的模式匹配研究

2025-03-20 18:05:09

　　壓縮態(tài)光場是將某個(gè)正交分量的量子噪聲壓縮到經(jīng)典散粒噪聲極限以下的一種非經(jīng)典光場，由于其具有突破量子噪聲限制的特點(diǎn)，被應(yīng)用于提高精密光學(xué)測量、微弱引力波信號(hào)探測的靈敏度。因此，研究一種連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的高壓縮度非經(jīng)典光源已成為當(dāng)今科學(xué)研究的熱點(diǎn)。

　　在高壓縮度壓縮態(tài)光場裝置中，存在多處模式匹配的環(huán)節(jié)，為了能夠精確、高效地實(shí)現(xiàn)高的模式匹配效率，很有必要分析影響模式匹配效率的因素。

　　山西大學(xué)王雅君教授課題組首次分析了注入光參數(shù)對(duì)壓縮光場制備中的模式匹配效率的影響，從而為高效、快速完成壓縮光源的模式匹配調(diào)試工作提供保證，對(duì)高壓縮度壓縮態(tài)光場的產(chǎn)生以及各種干涉儀的應(yīng)用研究均具有重要的價(jià)值。

　　該研究通過引入入射光腰斑位置與腔腰斑位置的偏離度a以及入射光腰斑大小與腔腰斑大小的偏離度b，分析了激光器輸出的基頻光橢圓率、腰斑大小與位置偏移對(duì)光學(xué)諧振腔基模模式匹配效率的影響。結(jié)果表明，對(duì)于對(duì)稱結(jié)構(gòu)的小腰斑腔型，例如SHG、OPA，注入光腰斑位置的偏離度對(duì)模式匹配效率的影響大于腰斑大小偏移度的影響;當(dāng)諧振腔腰斑較大時(shí)，例如MC，則腰斑大小的偏移度對(duì)模式匹配效率的影響大于腰斑位置偏移度的影響。實(shí)驗(yàn)與理論分析結(jié)果均表明，通過設(shè)計(jì)非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的OPA來擴(kuò)大光學(xué)參量腔腰斑位置的控制范圍，更容易實(shí)現(xiàn)高的模式匹配效率。

　　如圖1所示，實(shí)驗(yàn)中采用自制的單頻1064nm紅外激光器，通過上述措施提高模式匹配效率、降低系統(tǒng)損耗和位相抖動(dòng)，在國際上首次實(shí)現(xiàn)了12.6 dB的明亮壓縮態(tài)光場的制備如圖2所示。

　　圖2 實(shí)驗(yàn)效果圖

　　研究人員表示后續(xù)將進(jìn)一步通過降低光學(xué)參量腔內(nèi)腔損耗、提高逃逸效率、減小傳輸損耗和提高探測器量子效率等辦法減小壓縮產(chǎn)生與探測中的損耗，減小相位調(diào)制器引入的剩余振幅調(diào)制，提高腔長與位相鎖定的穩(wěn)定性等措施改善了整套壓縮光系統(tǒng)的位相抖動(dòng)，從而完成了高壓縮度非經(jīng)典光場的制備。

　　參考文獻(xiàn)： 中國光學(xué)期刊網(wǎng)

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