[发明专利]一种可快速调节连续变量纠缠源信号光干涉的装置

说明书

一种可快速调节连续变量纠缠源信号光干涉的装置，包括激光器、第一光学参量腔、第二光学参量腔、第一分束单元和第二分束单元，还包括第一辅助光单元、第二辅助光单元、第一双色镜、第二双色镜及第三分束单元。本发明通过把调节光学参量腔中输出信号光束的模式匹配转化为调节泵浦光束模式匹配，一是将不易观察的微弱信号光干涉调节转换为光强较大的倍频光干涉的调节，具有调节精确、方便、直观等优点；二是调节干涉的光路完全利用了装置中现有的产生纠缠光的实际光路，无需额外引入新的激光元件，使得装置整体结构简洁、成本低廉；三是利用辅助光路同时实现了将两个光学参量腔输出的信号光整形为平行光，使得信号光在空间中的传输、整形更加方便。

技术领域

本发明属于光学技术领域，涉及一种可快速调节连续变量纠缠源信号光干涉的装置。

背景技术

压缩态光场是将某个正交分量的量子噪声压缩到经典散粒噪声极限以下的一种非经典光场，由于其具有突破量子噪声限制的特点，被应用于提高精密光学测量、微弱引力波信号探测的灵敏度；此外，两束单模压缩光或者一束双模压缩光可以用来产生纠缠态光场，进而应用于量子计算、量子信息和量子通信的研究。其中，两束单模信号光在分光比为50/50的光学分束器耦合是实现高质量纠缠态光场的一种有效方法，具体是将两个光学参量腔产生的信号光在一个光学分束器上以特定相位干涉输出，即调节两束信号光通过光学分束器之后两光束的的传播方向完全重合,且光束的横模尺寸处处相等。衡量光强相等的两光束空间模式匹配的程度用干涉效率表示，干涉效率的高低直接影响纠缠态光场的质量，一般要求达到99％以上。为了获得更低噪声的纠缠态光场输出，我们需要不断地提高光学参量腔的逃逸效率，其中最直接的办法是增加输出耦合镜对信号光的透射率。这就导致光学参量腔输出信号光的功率极其微弱(微瓦量级)。

参考图1所示(不包括第一辅助光单元104、第二辅助光单元107、第三分束单元115、第七光束匹配单元114及第八光束匹配单元116)，是一种常见的调节连续变量纠缠源信号光干涉的装置，其工作原理如下：激光器0输出的激光经第一分束单元100分为光强相同的第一基频光101和第二基频光102，其中第一基频光1分别通过第一光束匹配单元103、第一光学参量腔a、第二光束匹配单元105等装置，第二基频光102分别通过第三光束匹配单元106、第二光学参量腔b、第四光束匹配单元108等装置，最终在第二分束单元111上实现干涉。

实际应用中，干涉调节过程非常复杂和困难，需要首先固定一束基频光光斑尺寸，然后调整另外一束基频光光路中光束匹配单元的透镜组整形其横模尺寸，使其在第二光学分束器处与前者的横模尺寸完全相同。其困难在于：一是调整过程中，不仅需要不断更换透镜来调节两束基频光的光束重合度，操作费时费力；二是虽然可通过调整整形透镜的焦距与位置，调节信号光的横模尺寸，进而采用探片或CCD在多个位置观察两光束的重合，但是由于信号光的功率极其微弱，CCD与探片很难直接观察光斑大小，所以在模式匹配的过程中，只能通过观察干涉效率的变化来判断调节的效果，从而给操作带来极高的难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、操作简便快捷、调节结果准确且精度高的可快速调节连续变量纠缠源信号光干涉的装置

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：