[发明专利]全光纤连续压缩态光场产生装置

说明书

本发明公开了一种全光纤连续压缩态光场产生装置，包括低噪声泵浦单频激光器、低噪声信号单频激光器、10:90光纤耦合器、第一段色散位移光纤、泵浦光滤除器、监测端口、第二段色散位移光纤和密集波分复用器。本发明与空间结构的压缩态光场产生装置相比，本发明利用光纤中的行波参量放大制备压缩态光场，彻底避免了空间结构的光学参量振荡器中复杂的模式匹配、模式锁定等问题。其结构紧凑，体积小，可靠性高，便于后端应用系统的兼容。与基于脉冲的全光纤压缩光产生装置相比，该连续压缩光源面向的应用范围更广；本发明可以直接用于激光干涉仪测量系统，激光传感系统等。本发明可以广泛应用于光场产生装置领域。

技术领域

本发明涉及光场产生装置领域，尤其是一种全光纤连续压缩态光场产生装置。

背景技术

压缩光作为光场的一种量子态，其噪声可以突破传统激光的量子噪声极限，从而在以激光作为测量工具的精密测量方案中提高系统的探测精度，使其超越经典系统的量子噪声极限。例如，在引力波探测系统中，通过将真空压缩态注入激光干涉仪的暗端，可以提高测量系统的信噪比。除了量子精密测量外，由压缩态光场构成的非经典量子光源还可以广泛的应用在量子纠缠、量子通信和量子秘钥分发等领域。现有的压缩态光场产生技术主要是基于二阶非线性介质的参量放大过程或者参量振荡过程。由于二阶非线性效应相对较强，这种基于空间光结构的压缩态光场产生装置的压缩度最大可以达到10dB以上。但这类压缩态光场产生系统结构复杂、抗干扰能力差，导致其对外界的温度、震动以及气流等环境因素十分敏感，使其难以在实验室之外的环境中开展应用。

随着非线性光纤材料的发展，目前高非线性光纤中的三阶非线性系数与早期相比有了极大的提高，这使得有望在光纤中利用三阶非线性效应制备高压缩度的压缩态光场。在高非线性光纤(如，色散位移光纤、光子晶体光纤等)中基于脉冲光的多模四波混频过程相对较容易发生。而基于单频连续激光的非简并四波混频压缩态光场制备还未有研究涉及，主要原因在于双泵浦为单频连续激光的条件下，其信号场和闲频场难以简并。

发明内容

为解决上述技术问题的至少之一，本发明的目的在于：提供一种基于非简并四波混频的全光纤连续压缩态光场产生装置。

本发明实施例提供了：

一种全光纤连续压缩态光场产生装置，包括低噪声泵浦单频激光器、低噪声信号单频激光器、10:90光纤耦合器、第一段色散位移光纤、泵浦光滤除器、监测端口、第二段色散位移光纤和密集波分复用器；

所述低噪声泵浦单频激光器的输出端与10:90光纤耦合器的输入端大端连接，所述输入端大端为分光比90％的端口；所述低噪声信号单频激光器的输出端与10:90光纤耦合器的输入端小端连接，所述输入端小端为分光比10％的端口；所述10:90光纤耦合器的输出端与第一段色散位移光纤的一端相连；所述第一段色散位移光纤的另一端与泵浦光滤除器的输入端相连；所述泵浦光滤除器的输出端设有主输出端和监测端；所述泵浦光滤除器的主输出端与第二段色散位移光纤的一端相连；所述第二段色散位移光纤的另一端与密集波分复用器的输入端相连，所述密集波分复用器的输出端作为所述全光纤连续压缩态光场产生装置的输出端。

进一步，所述低噪声泵浦单频激光器是单频光纤激光器或者单频半导体激光器，所述低噪声泵浦单频激光器的功率大于500mW，强度噪声在大于500kHz的频段内达到量子噪声极限。

进一步，所述低噪声信号单频激光器是单频光纤激光器或者单频半导体激光器，所述低噪声信号单频激光器功率大于10mW，强度噪声在大于500kHz的频段内达到量子噪声极限。

进一步，所述低噪声泵浦单频激光器的工作波长λ_p、低噪声信号单频激光器的工作波长λ_s，以及第一段色散位移光纤和第二段色散位移光纤的零色散波长λ₀都处于1.5μm波段。