[发明专利]一种增强连续变量压缩态光场压缩度的装置和方法

说明书

本发明提供了一种增强连续变量压缩态光场压缩度的装置和方法，包括一台双波长激光器(输出激光频率为2ω₀和ω₀)，声光调制器，由一个固定镜和一个振动镜构成的光力腔和一块非线性晶体。频率为ω₀的激光通过声光调制器后转变成频率为ω₀±ω_m的两束光。这两束光作为驱动场与频率为2ω₀的泵浦光同时入射到光力腔内，泵浦光与非线性晶体发生二阶非线性作用，产生频率为ω₀的下转换光场，产生的下转换光场与两个驱动场共同产生辐射压力与振动镜发生光力相互作用，实现了高压缩度的压缩态光场的制备。该装置结构紧凑，稳定性好，能够提高下转换光的压缩度，并且增加压缩带宽，在量子精密测量和量子通信领域具有实用价值。

技术领域

本发明涉及量子精密测量和量子通信领域，具体是一种提高连续变量压缩态光场的压缩度的装置和方法。

背景技术

压缩态光场是量子光学实验中的一个重要的光源，在量子通信和量子精密测量中，噪声低于散粒噪声极限的压缩态光场能够提高通信设备的灵敏度，突破测量的标准量子极限，在量子层面上对物理量进行精密测量，因此在引力波探测和微弱信号测量等领域都发挥着举足轻重的作用。

目前，利用光学参量振荡器(OPO)来产生连续变量压缩态光场是较成熟的技术手段，这种方法主要是基于非线性晶体的高非线性系数与光力腔的来回振荡，具有装置稳定性好，在实验室易操作等优势。而近些年随着对引力波探测研究的深入，利用光力系统产生压缩光也成为国际上的热门研究课题，主要是利用固定镜与振动镜构成的空腔以及与光的作用来制备压缩态。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种提高连续变量压缩态光场的压缩度的装置和方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，一种增强连续变量压缩态光场压缩度的装置，包括：依序排列的双波长激光器，声光调制器及由固定平凹镜和振动平凹镜构成的光力腔，所述光力腔中放置一非线性晶体。

其中，双波长激光器为双波长连续波激光器，输出频率为2ω₀和ω₀的激光。

其中，双波长激光器输出的频率为ω₀的激光通过声光调制器，声光调制器用于对激光进行频率调制，输出频率为ω₀±ω_m的两束光。

其中，固定平凹镜与振动平凹镜构成法布里帕罗腔光力系统；其中，固定平凹镜固定不动，振动平凹镜是振动的，本征频率是ω_m。

其中，当一束激光驱动光力腔的腔场时，腔场受激发，光子在腔内做往返运动，撞击在振动平凹镜上，产生的辐射压力使得振动平凹镜偏离平衡位置，进而导致光力腔腔长发生变化，以使光力腔的共振频率也随之发生变化。

其中，光力腔中放置一块非线性晶体，频率为2ω₀的泵浦光入射到光力腔内，与非线性晶体发生二阶非线性作用，产生频率为ω₀ 的下转换光场；下转换光与频率为ω₀±ω_m的两束光共同作用到振动腔镜上。

本发明是通过以下技术方案实现的，一种提高连续变量压缩态光场的压缩度的方法，包括如下步骤：

连续波双波长固体激光器作为激光光源，输出的频率为2ω₀激光直接注入光力腔中；根据振动镜的本征频率调节声光调制器，使得另一束频率为ω₀的激光则通过声光调制器产生频率为ω₀±ω_m的两束光，并输入到光力腔中；