一种真空压缩态光场生成装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种真空压缩态光场生成装置及方法，所述装置包括：激光器、光学参量振荡器、频移装置、控温装置、锁腔装置、半波片、第一偏振光分束镜、第二偏振光分束镜、双色镜；通过频移装置可以实现对连续单频激光的快速频移，得到辅助光，且不会改变激光的传播方向；辅助光经过光学参量振荡器后得到携带腔信息的辅助光，锁腔装置可以根据携带腔信息的辅助光产生锁腔信号，对光学参量振荡器进行腔长锁定，控温装置可以实现对晶体的精确控温，使光学参量振荡器工作在简并状态。采用本发明专利技术的装置或方法，可以避免注入种子光或者必须采用三共振光学参量振荡器的问题，维持光学参量振荡器的机械稳定性，从而获得稳定输出的真空压缩态光场。

【技术实现步骤摘要】
一种真空压缩态光场生成装置及方法
本专利技术涉及光学领域，特别是涉及一种真空压缩态光场生成装置及方法。
技术介绍
利用阈值以下光学参量振荡器(OpticalParametricOscillator，简称OPO)制备连续变量量子真空压缩源是比较成熟有效的方法。通常采用I类位相匹配的简并OPO获得真空压缩源。简并OPO运转于阈值以下时，产生的信号光与闲置光平均场为零，即简并OPO此时输出为真空压缩源。在OPO腔的腔长不受控制的情况下，外界的机械扰动会影响到真空压缩源的产生和使用。通常的对OPO腔的腔长进行锁定的技术需要将一个微弱的与真空压缩源频率相同偏振一致的种子光注入OPO腔中以便提取锁腔信号，但是这样该装置就转变成为光学参量放大器，不能获得严格意义上的真空压缩源。而且即使注入很微弱的种子光，在低频率范围内也会引入经典噪声，影响真空压缩源低频处的质量。另一种锁腔技术是使OPO运转于三共振状态，提取泵浦光透射信号进行锁腔。然而，三共振OPO的泵浦光会在腔内共振，此时对OPO腔的参数如温度、晶体长度等要求会更加严苛，不易实现稳定运转。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种真空压缩态光场生成装置及方法，用以锁定光学参量振荡器的腔长，获得稳定输出的真空压缩态光场。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种真空压缩态光场生成装置，所述装置包括：激光器、光学参量振荡器、频移装置、控温装置、锁腔装置、半波片、第一偏振光分束镜、第二偏振光分束镜、双色镜；所述激光器用于产生连续单频激光；所述第一偏振光分束镜，设置在所述激光器的第一出射光路上，用于将所述连续单频激光反射至所述光学参量振荡器，得到模拟光；所述频移装置，设置在所述激光器的第二出射光路上，用于根据所述模拟光对所述连续单频激光进行频移，得到辅助光；所述半波片，设置在所述频移装置的出射光路上，用于控制所述辅助光的偏振方向为水平偏振；所述辅助光通过所述第一偏振光分束镜透射至所述光学参量振荡器；所述光学参量振荡器，设置在所述第一偏振光分束镜的出射光路上，用于对所述辅助光进行透射，得到第一透射光；所述双色镜，设置在所述光学参量振荡器的出射光路上，用于对所述第一透射光进行反射，得到第一反射光；所述激光器发射出的所述连续单频激光通过所述双色镜透射至所述光学参量振荡器，作为泵浦光，根据所述泵浦光泵浦所述光学参量振荡器产生真空压缩态光场；所述第二偏振光分束镜，设置在所述双色镜出射光路上，用于对所述第一反射光进行透射，得到第二透射光；所述锁腔装置，设置在所述第二偏振光分束镜的出射光路上，用于接收所述第二透射光；所述锁腔装置，与所述光学参量振荡器连接，用于根据所述第二透射光对所述光学参量振荡器进行腔长锁定；所述控温装置，与所述光学参量振荡器连接，用于控制所述光学参量振荡器中的晶体温度。可选的所述频移装置包括信号发生器、功率放大器、电光相位调制器；所述信号发生器，用于产生正弦波信号；所述功率放大器，与所述信号发生器连接，用于对所述正弦波信号进行放大，得到放大信号；所述电光相位调制器，与所述功率放大器连接，用于接收所述放大信号，并根据所述放大信号和所述模拟光对所述连续单频激光进行频移，得到所述辅助光。可选的，所述光学参量振荡器包括平凹镜、非线性晶体；所述平凹镜，设置在所述双色镜的透射光路上，用于将所述泵浦光透射至所述非线性晶体的内部；所述非线性晶体，设置在所述平凹镜的透射光路上，用于根据所述泵浦光产生所述真空压缩态光场；所述辅助光通过所述非线性晶体透射至所述平凹镜，所述平凹镜将所述辅助光透射至所述双色镜，得到第一透射光。可选的，所述锁腔装置包括光电探测器、锁相放大器、比例积分微分控制器和高压放大器；所述光电探测器，设置在所述第二偏振光分束镜的出射光路上，用于将所述第二透射光转换为电信号；所述锁相放大器的信号输入端与所述光电探测器的信号输出端连接，用于根据所述电信号得到误差信号；所述比例积分微分控制器的信号输入端与所述锁相放大器的误差信号输出端连接，用于对所述误差信号进行调节，得到误差调节信号；所述高压放大器的信号输入端分别与所述锁相放大器的调制信号输出端以及所述比例积分微分控制器的信号输出端连接；所述高压放大器用于将所述锁相放大器的调制信号和所述误差调节信号进行混合放大，得到锁腔信号；所述平凹镜上设置有压电陶瓷，所述高压放大器的信号输出端与所述压电陶瓷的信号控制端连接。可选的，所述控温装置包括控温仪、珀尔贴元件、热敏电阻以及保温炉；所述保温炉，设置在所述非线性晶体的外部，用于对所述非线性晶体进行保温；所述热敏电阻，设置在所述保温炉内，用于测量非线性晶体的实际温度；并将所述实际温度发送至所述控温仪；所述控温仪，用于设定所述非线性晶体的工作温度；并计算所述实际温度与所述工作温度的差值，得到温度差值；所述控温仪根据所述温度差值控制所述珀尔贴元件；所述珀尔贴元件，设置在所述保温炉内，与所述控温仪连接，用于调节所述非线性晶体的温度。本专利技术还提供了一种真空压缩态光场生成方法，所述方法应用于上述一种真空压缩态光场生成装置，所述方法包括：获取连续单频激光；对所述连续单频激光进行反射，得到模拟光；根据所述模拟光对所述连续单频激光进行频移，得到辅助光；将所述辅助光转换为电信号；将所述电信号与所述锁相放大器的调制信号进行混频、解调和滤波，得到误差信号；对所述误差信号进行比例积分、微分控制，获得误差调节信号；对所述调制信号和所述误差调节信号进行混合放大，获得锁腔信号；根据所述锁腔信号进行腔长锁定；产生稳定的真空压缩态光场。可选的，所述产生稳定的真空压缩态光场，具体包括获取泵浦光；所述泵浦光通过光学参量振荡过程产生信号光场和闲置光场；控制所述信号光场和所述闲置光场的反应温度为简并点，同时将所述泵浦光的功率控制在阈值以下，产生稳定的真空压缩态光场。可选的，所述根据所述模拟光对所述连续单频激光进行频移，得到辅助光，具体包括：获取正弦波信号；将所述正弦波信号进行放大，得到放大信号；根据所述放大信号和所述模拟光对所述连续单频激光进行频移，得到辅助光。可选的，所述控制所述信号光场和所述闲置光场的反应温度为简并点，具体包括：设定所述信号光场和所述闲置光场的工作温度；获取所述信号光场和所述闲置光场的实际温度；计算所述工作温度与所述实际温度的差值，得到温度差值；根据所述温度差值控制所述信号光场和所述闲置光场的反应温度为简并点。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：本专利技术提供了一种真空压缩态光场生成装置及方法，通过频移装置可以实现对连续单频激光的快速频移，得到辅助光，且不会改变激光的传播方向；辅助光经过光学参量振荡器后得到携带腔信息的辅助光，锁腔装置可以根据携带腔信息的辅助光产生锁腔信号，对光学参量振荡器进行腔长锁定，控温装置可以实现对晶体的精确控温，使光学参量振荡器工作在简并状态。本装置及方法避免了注入种子光或者必须采用三共振光学参量振荡器的问题，维持了光学参量振荡器的机械稳定性，从而能够获得稳定输出的真空压缩态光场。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空压缩态光场生成装置，其特征在于，所述装置包括：激光器、光学参量振荡器、频移装置、控温装置、锁腔装置、半波片、第一偏振光分束镜、第二偏振光分束镜、双色镜；所述激光器用于产生连续单频激光；所述第一偏振光分束镜，设置在所述激光器的第一出射光路上，用于将所述连续单频激光反射至所述光学参量振荡器，得到模拟光；所述频移装置，设置在所述激光器的第二出射光路上，用于根据所述模拟光对所述连续单频激光进行频移，得到辅助光；所述半波片，设置在所述频移装置的出射光路上，用于控制所述辅助光的偏振方向为水平偏振；所述辅助光通过所述第一偏振光分束镜透射至所述光学参量振荡器；所述光学参量振荡器，设置在所述第一偏振光分束镜的出射光路上，用于对所述辅助光进行透射，得到第一透射光；所述双色镜，设置在所述光学参量振荡器的出射光路上，用于对所述第一透射光进行反射，得到第一反射光；所述激光器发射出的所述连续单频激光通过所述双色镜透射至所述光学参量振荡器，作为泵浦光，根据所述泵浦光泵浦所述光学参量振荡器产生真空压缩态光场；所述第二偏振光分束镜，设置在所述双色镜出射光路上，用于对所述第一反射光进行透射，得到第二透射光；所述锁腔装置，设置在所述第二偏振光分束镜的出射光路上，用于接收所述第二透射光；所述锁腔装置，与所述光学参量振荡器连接，用于根据所述第二透射光对所述光学参量振荡器进行腔长锁定；所述控温装置，与所述光学参量振荡器连接，用于控制所述光学参量振荡器中的晶体温度。...

【技术特征摘要】
1.一种真空压缩态光场生成装置，其特征在于，所述装置包括：激光器、光学参量振荡器、频移装置、控温装置、锁腔装置、半波片、第一偏振光分束镜、第二偏振光分束镜、双色镜；所述激光器用于产生连续单频激光；所述第一偏振光分束镜，设置在所述激光器的第一出射光路上，用于将所述连续单频激光反射至所述光学参量振荡器，得到模拟光；所述频移装置，设置在所述激光器的第二出射光路上，用于根据所述模拟光对所述连续单频激光进行频移，得到辅助光；所述半波片，设置在所述频移装置的出射光路上，用于控制所述辅助光的偏振方向为水平偏振；所述辅助光通过所述第一偏振光分束镜透射至所述光学参量振荡器；所述光学参量振荡器，设置在所述第一偏振光分束镜的出射光路上，用于对所述辅助光进行透射，得到第一透射光；所述双色镜，设置在所述光学参量振荡器的出射光路上，用于对所述第一透射光进行反射，得到第一反射光；所述激光器发射出的所述连续单频激光通过所述双色镜透射至所述光学参量振荡器，作为泵浦光，根据所述泵浦光泵浦所述光学参量振荡器产生真空压缩态光场；所述第二偏振光分束镜，设置在所述双色镜出射光路上，用于对所述第一反射光进行透射，得到第二透射光；所述锁腔装置，设置在所述第二偏振光分束镜的出射光路上，用于接收所述第二透射光；所述锁腔装置，与所述光学参量振荡器连接，用于根据所述第二透射光对所述光学参量振荡器进行腔长锁定；所述控温装置，与所述光学参量振荡器连接，用于控制所述光学参量振荡器中的晶体温度。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述频移装置包括信号发生器、功率放大器、电光相位调制器；所述信号发生器，用于产生正弦波信号；所述功率放大器，与所述信号发生器连接，用于对所述正弦波信号进行放大，得到放大信号；所述电光相位调制器，与所述功率放大器连接，用于接收所述放大信号，并根据所述放大信号和所述模拟光对所述连续单频激光进行频移，得到所述辅助光。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学参量振荡器包括平凹镜、非线性晶体；所述平凹镜，设置在所述双色镜的透射光路上，用于将所述泵浦光透射至所述非线性晶体的内部；所述非线性晶体，设置在所述平凹镜的透射光路上，用于根据所述泵浦光产生所述真空压缩态光场；所述辅助光通过所述非线性晶体透射至所述平凹镜，所述平凹镜将所述辅助光透射至所述双色镜，得到第一透射光。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述锁腔装置包括光电探测器、锁相放大器、比例积分微分控制器和高压放大器；所述光电探测器，设置在所述第二偏振光分束镜的出射光路上，用于将所述第二透射光转换为电信号；所述锁相放大器的信号输入端与所述光电探测器的信号输出端连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宽收，高英豪，冯晋霞，李渊骥，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西,14