本发明专利技术属于光学技术领域，提出了一种提高压缩光探测装置干涉效率的方法。所述方法包括以下步骤：将入射到光学参量腔的泵浦光功率调节到阈值以上，调节温度，使光学参量腔工作在泵浦光和信号光的双共振温度下；将光学参量腔的腔长锁定在双共振模式下，然后微调非线性晶体温度，获得较强的信号光；S3、调节第一匹配透镜组,使光学参量腔工作在阈值以上时输出的信号光与相干光在50/50分束镜上的干涉效率达到99.5%以上；S4、调节入射到光学参量腔的泵浦光功率，使其工作在阈值以下，输出压缩光场。本发明专利技术通过将不易调节的阈值以下输出信号光与相干光的干涉转换为阈值以上输出信号光与相干光的调节，干涉调节过程简便快速高效，精准度高。
【技术实现步骤摘要】
一种提高压缩光探测装置干涉效率的方法
本专利技术属于光学
，涉及一种提高压缩光探测装置干涉效率的方法。
技术介绍
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。一种低阈值稳定的光学参量腔成为产生压缩的关键部件。光学参量腔按照注入光是否在腔内共振分为单共振光学参量腔和双共振光学参量腔等。单共振腔只有基频种子光在腔内共振，而泵浦光单次或双次穿过非线性晶体后输出腔外。双共振光学参量腔种子光和泵浦光均在腔内谐振，与单共振光学参量腔相比，由于泵浦光往返多次穿过非线性晶体，将增强泵浦光与晶体的非线性相互作用，从而可有效降低光学参量腔的泵浦阈值，节约泵浦激光能量的消耗；同时，由于泵浦光共振可有效反射非模式匹配的泵浦光，避免基模模体积以外的泵浦光加热晶体，从而有效降低晶体热效应。因此，双共振光学参量腔更容易实现低功率激光系统的高稳定、小型化、易维护设计，更有益于高压缩度压缩态光场的制备和实际应用。在干涉的调节中，通常由注入种子光锁定光学腔，利用其输出信号光与另一束光干涉来观察调节两光束干涉效率。然而制备压缩态光场的光学参量腔通常为欠耦合输出工作模式，这就导致了注入种子光经过光学腔时基本被反射输出，透射功率极其微弱，与另一束激光耦合时干涉可见度较小，难于观察测量，因此干涉效率的调节极为困难。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种提高压缩光探测装置干涉效率的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种提高压缩光探测装置干涉效率的方法，所述压缩光探测装置包括：激光源、第一双色镜、第一匹配透镜组、第二匹配透镜组、腔锁定回路、光学参量腔、第二双色镜、50/50分束镜、第一探测器、第二探测器、所述激光源发出的基频光经所述第一双色镜、第一匹配透镜组后作为相干光入射到所述/分束镜，所述激光源发出的倍频光经所述第一双色镜、第二匹配透镜组后作为泵浦光入射到光学参量腔，从所述光学参量腔输出的信号光，经所述第二双色镜后，入射到所述/分束镜；所述探测器用于探测泵浦光通过光学参量腔后的透射峰信号，所述第二探测器用于探测信号光与相干光，所述方法包括以下步骤：S1、将入射到光学参量腔的泵浦光功率调节到阈值以上，调节光学参量腔内的非线性晶体的温度，使光学参量腔工作在泵浦光和信号光的双共振温度下；S2、通过腔锁定回路将光学参量腔的腔长锁定在双共振模式下，然后微调非线性晶体温度，获得较强的信号光；S3、通过第一探测器观测信号光与相干光在50/50分束镜上的干涉条纹，调节第一匹配透镜组,使光学参量腔工作在阈值以上时输出的信号光与相干光在50/50分束镜上的干涉效率达到99.5%以上；S4、调节入射到光学参量腔的泵浦光功率，使其工作在阈值以下，输出压缩光场。所述光学参量腔的双共振温度的测量方法为：向光学参量腔中注入基频光，通过扫描光学参量腔内的镜片上的压电陶瓷扫描光学参量腔的腔长，通过光学参量腔的反射信号将光学参量腔的腔长锁定至共振增强；调节光学参量腔中的非线性晶体的温度，并通过功率计测量各个温度点下光学参量腔中输出的倍频光的功率；根据倍频光的功率值随光学参量腔中的非线性晶体温度的变化曲线，得到光学参量腔的双共振温度条件。所述步骤S1之前还包括以下步骤：通过探测器探测光学参量腔的透射峰信号来观测泵浦光的模式匹配效率，通过腔前匹配透镜组调节入射到光学参量腔的泵浦光的焦点位置，以使泵浦光在光学参量腔内的模式匹配效率达到99.5%以上。所述压缩光探测装置还包括设置在相干光的光路上的导光镜，所述导光镜设置粘贴有压电陶瓷，通过扫描压电陶瓷实现光学参量腔输出压缩光场与相干光场的相对相位扫描。所述压缩光探测装置还包括设置在第二匹配透镜组与光学参量腔之间的光学隔离器和电光调制器，所述腔锁定回路包括锁腔探测器、信号发生器、混频器、比例积分微分器和高压放大器，泵浦光经光学隔离器和电光调制器后入射到光学参量腔，光学参量腔的反射光信号经电光调制器后，由光学隔离器的分束棱镜反射至锁腔探测器，锁腔探测器的探测信号与信号发生器发出的射频信号经混频器、比例积分微分器和高压放大器后输出反馈信号至光学参量腔上的压电陶瓷上，对光学参量腔的腔长进行锁定。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术利用谐振的泵浦光直接锁定腔长，在满足种子光与泵浦光同时谐振的条件下，使双共振光学参量腔工作在阈值以上即会产生强的信号光输出，通过将不易调节的阈值以下输出信号光与相干光的干涉转换为阈值以上输出信号光与相干光的调节，弥补了单共振腔的缺陷，使微弱光信号之间干涉的调节转变为两束强激光干涉的调节，干涉调节过程简便快速高效，精准度高；直接利用现有光路，无需引入新的光源元件，装置整体结构简洁、成本低廉，具有调节精确、方便、直观等优点，极大地提高了干涉调节的效率。附图说明图1为本专利技术实施例一中的压缩光探测装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例一种光学参量腔和模式清洁器输出的透射峰曲线；图3为本专利技术实施例一中光学参量腔a输出信号光与相干光的干涉曲线；图4为本专利技术实施例一中的光学参量腔a的双共振温度测量的示意图；图5为本专利技术实施例一中测量双共振温度时得到的倍频光功率值随温度的变化曲线；图6为本专利技术实施例二中的压缩光探测装置的结构示意图；图7为本专利技术实施例二中的光学参量腔a的双共振温度测量的示意图。图中：1-激光器，2-分束镜，3-第三匹配透镜组，4-1550模式清洁器，5-基频光，6-第一匹配透镜组，7-导光镜，8-第一双色镜，9-倍频光，10-第四匹配透镜组，11-775模式清洁器，12-第二匹配透镜组，13-隔离器，14-电光调制器，15-腔锁定回路，16-第二双色镜，17-高反镜，18-信号光，19-50/50分束镜，20-第一探测器，21-第二探测器，22-垃圾堆，151-锁腔探测器，152-调制信号，153-混频器，154-比例积分微分器，155-高压放大器，a-光学参量放大器，a1-非线性晶体，a2-第一弯月形凹面镜，a3-压电陶瓷，a4-第二弯月形凹面镜，a5-第一平面镜，a6-第二平面镜，b-倍频腔；201-第二激光器，202-第二基频光，203-第二隔离器，204-第二电光调制器，205-高反镜，206-第五匹配透镜组，207-第三双色镜，208-第二倍频本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提高压缩光探测装置干涉效率的方法，其特征在于，所述压缩光探测装置包括：激光源（1）、第一双色镜（8）、第一匹配透镜组（6）、第二匹配透镜组（12）、腔锁定回路（15）、光学参量腔（a）、第二双色镜（16）、50/50分束镜（19）、第一探测器（21）、第二探测器（20）、所述激光源（1）发出的基频光经所述第一双色镜（8）、第一匹配透镜组（6）后作为相干光入射到所述50/50分束镜（19），所述激光源（1）发出的倍频光经所述第一双色镜（8）、第二匹配透镜组（12）后作为泵浦光入射到光学参量腔（a），从所述光学参量腔（a）输出的信号光，经所述第二双色镜（16）后，入射到所述50/50分束镜（19）；所述探测器（21）用于探测泵浦光通过光学参量腔（a）后的透射峰信号，所述第一探测器（20）用于探测信号光与相干光，所述方法包括以下步骤：S1、将入射到光学参量腔（a）的泵浦光功率调节到阈值以上，调节光学参量腔（a）内的非线性晶体的温度，使光学参量腔（a）工作在泵浦光和信号光的双共振温度下；S2、通过腔锁定回路将光学参量腔的腔长锁定在双共振模式下，然后微调非线性晶体（a）温度，获得较强的信号光；S3、通过第一探测器（20）观测信号光与相干光在50/50分束镜（19）上的干涉条纹，调节第一匹配透镜组（6）,使光学参量腔（a）工作在阈值以上时输出的信号光与相干光在50/50分束镜（19）上的干涉效率达到99.5%以上；S4、调节入射到光学参量腔（a）的泵浦光功率，使其工作在阈值以下，输出压缩光场。...
【技术特征摘要】
1.一种提高压缩光探测装置干涉效率的方法，其特征在于，所述压缩光探测装置包括：激光源（1）、第一双色镜（8）、第一匹配透镜组（6）、第二匹配透镜组（12）、腔锁定回路（15）、光学参量腔（a）、第二双色镜（16）、50/50分束镜（19）、第一探测器（21）、第二探测器（20）、所述激光源（1）发出的基频光经所述第一双色镜（8）、第一匹配透镜组（6）后作为相干光入射到所述50/50分束镜（19），所述激光源（1）发出的倍频光经所述第一双色镜（8）、第二匹配透镜组（12）后作为泵浦光入射到光学参量腔（a），从所述光学参量腔（a）输出的信号光，经所述第二双色镜（16）后，入射到所述50/50分束镜（19）；所述探测器（21）用于探测泵浦光通过光学参量腔（a）后的透射峰信号，所述第一探测器（20）用于探测信号光与相干光，所述方法包括以下步骤：S1、将入射到光学参量腔（a）的泵浦光功率调节到阈值以上，调节光学参量腔（a）内的非线性晶体的温度，使光学参量腔（a）工作在泵浦光和信号光的双共振温度下；S2、通过腔锁定回路将光学参量腔的腔长锁定在双共振模式下，然后微调非线性晶体（a）温度，获得较强的信号光；S3、通过第一探测器（20）观测信号光与相干光在50/50分束镜（19）上的干涉条纹，调节第一匹配透镜组（6）,使光学参量腔（a）工作在阈值以上时输出的信号光与相干光在50/50分束镜（19）上的干涉效率达到99.5%以上；S4、调节入射到光学参量腔（a）的泵浦光功率，使其工作在阈值以下，输出压缩光场。2.根据权利要求1所述的一种提高压缩光探测中干涉效率的方法，其特征在于，所述光学参量腔的双共振温度的测量方法为：向光学参量腔中注入基频光，通过扫描光学参量腔（a）内的镜片上的压电陶瓷扫描光学参量腔（a）的腔长，通过光...
【专利技术属性】
技术研发人员：王雅君，张文慧，郑耀辉，彭堃墀，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西,14
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