[发明专利]一种提取真空边模的装置和方法

说明书

本发明属于光学技术领域，具体为一种提取真空边模的装置和方法，利用一束相干辅助光与压缩光场边模进行拍频，调整辅助光的频率，使其与边带频率相差滤波腔的一个自由光谱区，将滤波腔通过PDH技术锁定到辅助光频率上，由于腔的共振频率是简并的，因此压缩光的边带也可与滤波腔共振，实现共振输出。此方法得到的边模与辅助光不同频，因此辅助光与压缩光场的边带并不会发生干涉，也不会引入额外的相干光的经典噪声，输出的压缩光场边模仍为真空模式，即获得了纯净的真空边模。本发明方法装置简单，操作方便，且不会引入额外的相位噪声，可以将真空边模锁定到滤波腔上提取所需的边带，获得真空边模进行后续的探测。

技术领域

本发明属于光学技术领域，涉及一种提取真空边模的装置和方法。

背景技术

压缩态光场是一种非常重要的非经典光场，可以应用于引力波的探测、光学精密测量、纠缠态光场的产生、量子通讯等研究领域。尤其在量子通讯方面，两个单模压缩态光场或者一个双模压缩态光场可用来产生纠缠光，纠缠光作为量子信息的基础和核心，可以完成量子纠缠交换、超微弱信息的量子传输、量子保密通信、量子密集编码和量子离物传态等量子通信领域的重要原理性实验。因此制备以及精确测量压缩态光场在实验中具有重要意义。在实验中经光学参量放大器输出的光场压缩态的边带能量主要集中在载波上，边带上无任何能量。产生的压缩光的载波具有所需的相干振幅的所有信息，是明亮压缩态，而其边带模是没有相干振幅的真空场。因此，无法通过主动稳定的方式提取出任何边带模共振所需的信号，在实验上限制提取所需信号模式并锁定到滤波腔上，实现共振输出。

发明内容

为解决上面的问题，在先前的实验中我们采用了一种辅助控制系统。辅助光经波导相位调制器WGM调制后，生成与压缩光边模同频的的调制边带。设计合适的滤波腔，使其与压缩态的边模与辅助光的调制频率同时共振，将辅助光与压缩光在滤波腔上进行合束，即可提取所需的边带。但此方案中输出的边带经滤波腔输出后变为明亮光场，在后续的实验中引入了辅助光的经典噪声，对实验造成干扰。

针对上述问题本发明提供了一种结构简单，操作便捷，可以不引入经典噪声提取真空边模的的装置和方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

本发明提供一种提取真空边模的装置，包括激光准备部分，移相器1，双色分束镜，光学参量放大器OPA，法拉第隔离器，电光相位调制器1，半波片，偏振分束棱镜，波导相位调制器，滤波腔，反射镜，电光相位调制器2，移相器2，分束镜(99：1)，光电探测器1，光电探测器2，光电探测器3；所述的激光准备部分用于生成1064nm的红外光和532nm的绿光；所述的双色分束镜用于耦合1064nm和532nm的激光到OPA，通过双色分束镜的1064nm激光全部反射，532nm激光全部透射；所述光学参量放大器用来生成压缩态光场；所述法拉第隔离器连接于电光相位调制器1用来保证激光单向传播；所述半波片和偏振分束棱镜用于将1064nm红外光分为两束；所述波导相位调制器用来生成辅助光的调制边带；所述电光相位调制器1、电光相位调制器2分别用来生成偏振分束棱镜产生两束光的调制边带锁定腔长及相对位相；所述移相器1、移相器2用于调节两束光的相对位相；所述反射镜用于将生成的压缩态光场注入99：1分束镜上，然后在滤波腔上进行合束；所述滤波腔用于提取压缩光的真空边模；所述分束镜(99：1)用于提取微弱信号进行滤波腔腔长和压缩光与辅助光位相锁定；所述光电探测器1、光电探测器2用于产生误差信号锁定腔长及位相；所述光电探测器3用于测量所提取到的真空边模。

本发明还提供一种基于上述装置提取真空边模的方法，包括以下步骤：

步骤1，在激光准备部分生成两束激光，即1064nm的红外光和532nm的绿光；532nm的绿光作为泵浦光，1064nm的红外光经半波片和偏振分束棱镜调节偏振和功率后分为两束光B1和B2，B1经电光相位调制器1调制后作为种子光和532nm的泵浦光注入光学参量放大器腔中生成多对参量下转换模式的压缩态光场；