[发明专利]一种频谱产生装置、物理量变化量的测量装置及测量方法

说明书

本发明公开一种频谱产生装置、物理量变化量的测量装置及测量方法，所述装置和方法采用结构紧凑的光学参量振荡器将光通信波段的连续单频激光转化为光通信波段的压缩态光场，有效降低了连续变量压缩态光场在光纤中传输时由于损耗引起的退相干效应，最大程度的保留了其压缩度在光纤中传输时不受破坏；并将光通信波段的压缩态光场注入光纤马赫‑曾德干涉仪的真空通道，实现低于散粒噪声极限的量子精密测量，提高光纤马赫‑曾德干涉仪测量的灵敏度。另外本发明所述的装置结构灵巧、抗干扰能力强、灵敏度高，更加适用于微小物理量变化量的测量。

技术领域

本发明涉及连续变量量子光学和量子精密测量技术领域，特别是涉及一种频谱产生装置、物理量变化量的测量装置及测量方法。

背景技术

量子精密测量是现代科技的重要基础之一，量子精密测量主要研究如何利用量子效应及技术提高物理量的测量精度。对任何物理量的测量过程都会伴随着噪声，包括系统的经典噪声和量子噪声，这些噪声限制了测量精度。经典噪声主要来源于技术缺陷、仪器的不理想等因素。随着科学技术的发展，系统的经典噪声大大降低，常常可以忽略不计，由量子力学性质决定的量子噪声逐渐成为主要的噪声来源。

在经典光学测量中，即使不考虑测量系统的经典噪声的影响，其测量精度仍会受到电磁场的真空起伏引起的量子噪声的这一极限限制。因而在过去的几年间，如何压缩测量系统的量子噪声从而超越经典方案的测量精度，是精密测量和量子信息技术领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种频谱产生装置、物理量变化量的测量装置及测量方法，能够实现量子精密测量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于测量物理量变化量的频谱产生装置，所述频谱产生装置包括：光纤激光器、倍频器、参考光模清洁器、泵浦光模清洁器、光学参量振荡器、腔长锁定系统、晶体温度控制器、分束平面镜、双色平面镜、45°高反平面镜、光纤马赫-曾德干涉仪和平衡零拍探测系统；

所述光纤激光器用于产生光通信波段的连续单频激光；

所述倍频器设置在所述光纤激光器的第一出射光路上；

所述泵浦光模清洁器设置在所述倍频器的出射光路上，用于对倍频后的所述连续单频激光进行过滤和降噪处理，获得泵浦光场；

所述双色平面镜设置在所述泵浦光模清洁器的出射光路上，用于将所述泵浦光场反射至所述光学参量振荡器；

所述光学参量振荡器设置在所述双色平面镜的反射光路上，用于根据所述泵浦光场产生压缩态光场；

所述晶体温度控制器与所述光学参量振荡器连接，用于控制所述光学参量振荡器中的晶体温度；

所述参考光模清洁器设置在所述光纤激光器的第二出射光路上，用于对所述连续单频激光进行过滤和降噪处理，获得参考光场；

所述分束平面镜设置在所述参考光模清洁器的出射光路上，用于对所述参考光场进行反射和透射，分别产生第一反射参考光和第一透射参考光；

所述腔长锁定系统设置在所述分束平面镜的反射光路上，用于对所述第一反射参考光进行透射，得到第二透射参考光；

所述光学参量振荡器还设置在所述腔长锁定系统的透射光路上，用于对所述第二透射参考光进行反射，产生第二反射参考光；

所述腔长锁定系统还设置在所述光学参量振荡器的反射光路上，用于接收所述第二反射参考光；所述腔长锁定系统还与所述光学参量振荡器连接，用于根据所述第二反射参考光对所述光学参量振荡器进行腔长锁定；

所述45°高反平面镜设置在所述分束平面镜的透射光路上，用于对所述第一透射参考光进行反射，产生本底振荡光场；