[发明专利]一种可快速精确调节两光学腔输出信号光干涉的装置

说明书

一种可快速精确调节两光学腔输出信号光干涉的装置，包括激光器、第一光学腔、第二光学腔、第一分束单元和第二分束单元；还包括辅助光单元截获第二分束单元输出的第一基频光，将其作为辅助光输出至第二分束单元，经分束后分别沿着第一基频光和第二基频光的反向光路注入第一光学腔和第二光学腔。本发明通过将不易调节的两个光学腔输出信号光的干涉转换为一束辅助光分别与两个光学腔模式匹配的调节，干涉调节过程简便快速高效，精准度高；直接从现有光路导出辅助光源，无需引入新的光源元件，辅助光与原光路重合，装置整体结构简洁、成本低廉；利用一路辅助光同时实现两个光学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，涉及一种可快速精确调节两光学腔输出信号光干涉的装置。

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。平衡零拍探测装置是压缩态光场与纠缠态光场探测的有效方法，实验中需要将一束经过模式清洁器输出的本底光与压缩光在分光比为50/50的光学分束器上干涉输出；在单模压缩光合成纠缠态光场的实验中，需要将两个光学参量腔输出的两束压缩光在光学分束器上干涉输出。上述两种情况的干涉均是将两个光学腔产生的信号光在一个光学分束器上实现空间模式匹配。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可探测到的压缩态或纠缠态光场的正交分量噪声水平。实际应用中，一般要求干涉效率达到99％以上，这就需要通过分束器BS之后两束信号光的传播方向完全重合、且光束的横模尺寸处处相等。

参考图1所示(不包括辅助光单元9)，是一种常用的通过调节两光学腔输出信号光干涉的装置，其工作原理如下：激光器0输出的激光经第一分束单元3分为光强相同的第一基频光1和第二基频光2，其中第一基频光1分别通过第一光束匹配单元5、第一光学腔a、第三光束匹配单元7，第二基频光2分别通过第二光束匹配单元6、第二光学腔b、第四光束匹配单元8，最终在第二分束单元4上实现干涉。实际应用中，干涉调节过程非常复杂繁琐，需要先固定一束基频光(以第一基频光1为例)的光斑尺寸，然后在第二基频光2的光路中通过调节第二光束匹配单元6以整形其横模尺寸，使第二基频光2在第二光学分束器处与第一基频光1的横模尺寸完全相同。光束匹配单元一般为透镜组结构，只能通过调整匹配透镜的焦距与其位置，才能调节基频光的横模尺寸。在此过程中，需要不断更换透镜来调节两束基频光的光束重合度；同时为了方便观察与计算干涉效率，还需调节两束基频光的功率相等或接近。这种方法不仅既耗时费力、调节难度高，而且还很难获得较高的干涉效率。

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精确调节两光学腔输出信号光干涉的装置

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种可快速精确调节两光学腔输出信号光干涉的装置，包括激光器0、第一光学腔a、第二光学腔b、第一分束单元3和第二分束单元4，所述激光器0输出的激光经第一分束单元3分为光强相同的第一基频光1和第二基频光2，分别经过第一光学腔a和第二光学腔b，在第二分束单元4上实现干涉；还包括辅助光单元9，所述辅助光单元9可截获第一分束单元3输出的第一基频光1，将其作为辅助光90输出至第二分束单元4，并通过第二分束单元4分束后分别沿着第一基频光1和第二基频光2的反向光路注入第一光学腔a和第二光学腔b。

进一步，所述辅助光单元9包括第一折叠镜91、导光镜组和透光镜组，所述第一折叠镜91位于第一光学腔a的前方；所述第一折叠镜91处于第一位置时，用于导出第一分束单元3截获的第一基频光1以形成辅助光90，所述导光镜组和透光镜组用于将辅助光90输出至第二分束单元4；所述第一折叠镜91处于第二位置时，脱离第一基频光1的光路。