基于压缩真空态注入的量子雷达制造技术

本申请涉及一种基于压缩真空态注入的量子雷达，该量子雷达包括激光器、第一分束器、第二分束器、第三分束器、压缩装置、信号收发装置和信号检测装置；激光器用于产生光脉冲；第一分束器用于将光脉冲分束为信号光束和参考光束；信号光束经第二分束器分束为第一信号光束和第二信号光束；第一信号光束经信号由收发装置发射，并由收发装置接收返回的待测信号光束；第二信号光束经压缩装置后生成压缩真空态光束；待测信号光束和压缩真空态光束经第三分束器耦合生成耦合光束；耦合光束和参考光束经信号检测装置进行测量。上述量子雷达降低了压缩真空态光束在传输过程中的消耗，有效提高了探测信噪比。

Quantum radar based on squeezed vacuum state injection

【技术实现步骤摘要】
基于压缩真空态注入的量子雷达
本申请涉及量子雷达
，特别是涉及一种基于压缩真空态注入的量子雷达。
技术介绍
压缩光是量子信息科学的重要资源之一，在光学精密测量、微弱信号检测等领域有着广泛的应用，例如，将压缩真空态注入迈克尔逊干涉仪的暗端，可以提高引力波探测的灵敏度。相比经典激光雷达，利用压缩光源的量子雷达能够大程度上提升探测信噪比，理论上8dB的压缩度可以使信噪比提高6.25倍，而传统的利用压缩光源的量子雷达在发射光束至反射回波被接收这个过程中的链路损耗很大，导致压缩态在这种工作状态下的好处近乎没有。
技术实现思路
本申请实施例提供一种基于压缩真空态注入的量子雷达，可以降低压缩真空态光束在传输过程中的消耗，有效提高探测信噪比。一种基于压缩真空态注入的量子雷达，包括激光器、第一分束器、第二分束器、第三分束器、压缩装置、信号收发装置和信号检测装置；所述激光器用于产生光脉冲；所述第一分束器用于将所述光脉冲分束为信号光束和参考光束；所述第二分束器用于将所述信号光束分束为第一信号光束和第二信号光束；所述信号收发装置用于发射所述第一信号光束，并接收返回的待测信号光束；所述压缩装置用于压缩所述第二信号光束，并生成压缩真空态光束；所述第三分束器用于将所述待测信号光束和所述压缩真空态光束耦合，并生成耦合光束；所述信号检测装置用于接收所述参考光束和所述耦合光束，并进行测量。在一实施例中，所述压缩装置包括光学参量振荡器。在一实施例中，所述信号收发装置包括发射端光学望远镜和接收端光学望远镜，所述发射端光学望远镜用于发射所述第一信号光束，所述接收端光学望远镜用于接收所述待测信号光束。在一实施例中，所述信号检测装置包括第四分束器、第一光子探测器、第二光子探测器、减法器和图像处理系统；所述第四分束器分别与所述第一光子探测器和所述第二光子探测器光路连接，所述第四分束器用于将所述参考光束和所述耦合光束耦合，并输出两路光场分别至所述第一光子探测器和所述第二光子探测器；所述减法器分别与所述第一光子探测器、所述第二光子探测器、所述图像处理系统电路连接。在一实施例中，所述第四分束器的分束比设置为50:50。在一实施例中，还包括延时装置，所述延时装置设置在所述参考光束的光路上，用于对所述参考光束进行延时处理。在一实施例中，还包括相位敏感放大器，所述相位敏感放大器设置在所述耦合光束的光路上。在一实施例中，还包括信号放大器，所述信号放大器设置在所述第一信号光束的光路上。上述基于压缩真空态注入的量子雷达中，压缩装置生成的压缩真空态光束留在信号接收端，并与待测信号光束耦合，从而降低了压缩真空态光束在传输过程中的消耗，有效提高了探测信噪比。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：图1为第一个实施例中基于压缩真空态注入的量子雷达的结构示意图；图2为一个实施例中压缩装置的结构示意图；图3为一个实施例中信号检测装置的结构示意图；图4为第二个实施例中基于压缩真空态注入的量子雷达的结构示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一分束器称为第二分束器，且类似地，可将第二分束器称为第一分束器。第一分束器和第二分束器两者都是分束器，但其不是同一分束器。本申请一实施例的基于压缩真空态注入的量子雷达，如图1所示，一种基于压缩真空态注入的量子雷达，包括激光器100、第一分束器BS1、第二分束器BS2、第三分束器BS3、压缩装置200、信号收发装置300和信号检测装置400。其中，激光器100用于产生光脉冲；第一分束器BS1用于将光脉冲分束为信号光束和参考光束；第二分束器BS2用于将信号光束分束为第一信号光束和第二信号光束；信号收发装置300用于发射第一信号光束，并接收返回的待测信号光束；压缩装置200用于压缩第二信号光束，并生成压缩真空态光束；第三分束器BS3用于将待测信号光束和压缩真空态光束耦合，并生成耦合光束；信号检测装置400用于接收参考光束和耦合光束，并进行测量。本实施例中，压缩装置生成的压缩真空态光束留在信号接收端，并与待测信号光束耦合，从而降低了压缩真空态光束在传输过程中的消耗，有效提高了探测信噪比。具体地，激光器100采用二极管泵浦、外腔倍频的双波长固体激光器。该激光器输出的双波长激光均为线偏振光，其线宽很窄，且具有极低的强度噪声。具体地，激光器100输出光脉冲后，经过第一分束器BS1分为两束。其中，参考光束留在本地，作为信号检测装置400的本振光。而信号光束再经过第二分束器BS2后分为两束。其中，第一信号光束作为探测目标物体的探测光束，第二信号光束作为压缩装置200的泵浦光。压缩装置200的出射光为压缩真空态光束，其与第一信号光束的回波信号待测信号光束经第三分束器BS3耦合。第三分束器BS3的出射光束为耦合光束，其与参考光束合并后一起进入信号检测装置400进行测量。在一实施例中，压缩装置200包括光学参量振荡器。需要说明的是，光学参量振荡器(OpticalParametricOscillator，OPO)是产生压缩真空态光束的核心装置。如图2所示，光学参量振荡器包括入射镜210、出射镜220和周期性极化晶体。其中，入射镜210的焦距设置为-30mm，出射镜220的焦距设置为-30mm；入射镜210粘在压电陶瓷(图2未显示)上，压电陶瓷固定在镜架(图2未显示)上，出射镜220直接固定在镜架上；周期性极化晶体固定在入射镜210与出射镜220中间。具体地，周期性极化晶体采用周期性极化磷酸钛氧钾(PPKTP)晶体。可以理解地，与其他周期性极化晶体相比，PPKTP晶体的非线性系数较高，抗机械损伤和抗光损伤能力较强，并且透光范围较宽，包含从紫外光到红外光的全部光谱，并且由于它具有可以在常温下工作、矫顽电压低等特点，因此用PPKTP作为非线性晶体搭建光学参量振荡器。在一实施例中，信号收发装置300包括发射端光学望远镜TT和接收端光学望远镜RT，发射端光学望本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于压缩真空态注入的量子雷达，其特征在于，包括激光器、第一分束器、第二分束器、第三分束器、压缩装置、信号收发装置和信号检测装置；/n所述激光器用于产生光脉冲；/n所述第一分束器用于将所述光脉冲分束为信号光束和参考光束；/n所述第二分束器用于将所述信号光束分束为第一信号光束和第二信号光束；/n所述信号收发装置用于发射所述第一信号光束，并接收返回的待测信号光束；/n所述压缩装置用于压缩所述第二信号光束，并生成压缩真空态光束；/n所述第三分束器用于将所述待测信号光束和所述压缩真空态光束耦合，并生成耦合光束；/n所述信号检测装置用于接收所述参考光束和所述耦合光束，并进行测量。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于压缩真空态注入的量子雷达，其特征在于，包括激光器、第一分束器、第二分束器、第三分束器、压缩装置、信号收发装置和信号检测装置；
所述激光器用于产生光脉冲；
所述第一分束器用于将所述光脉冲分束为信号光束和参考光束；
所述第二分束器用于将所述信号光束分束为第一信号光束和第二信号光束；
所述信号收发装置用于发射所述第一信号光束，并接收返回的待测信号光束；
所述压缩装置用于压缩所述第二信号光束，并生成压缩真空态光束；
所述第三分束器用于将所述待测信号光束和所述压缩真空态光束耦合，并生成耦合光束；
所述信号检测装置用于接收所述参考光束和所述耦合光束，并进行测量。


2.根据权利要求1所述的基于压缩真空态注入的量子雷达，其特征在于，所述压缩装置包括光学参量振荡器。


3.根据权利要求1所述的基于压缩真空态注入的量子雷达，其特征在于，所述信号收发装置包括发射端光学望远镜和接收端光学望远镜，所述发射端光学望远镜用于发射所述第一信号光束，所述接收端光学望远镜用于接收所述待测信号光束。


4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒鼎云，彭嘉健，王蕴涵，
申请(专利权)人：舒鼎云，
类型：新型
国别省市：广东;44