多次穿过的超稳干涉仪及其高精度测量相位的方法技术

一种多次穿过的超稳干涉仪及其高精度测量相位的方法，设计了一个具有超稳结构的干涉仪，给出了在两束光中，一束穿过相移器（它的作用是产生一未知的相移φ）多次（即ｑ次，ｑ≥２）而获得相移ｑＭφ，而另一束光不穿过相移器，但两束光在全过程中的相对光程（光程差）保持超稳定（即在子波纳米级范围内稳定），对这未知的相位φ进行高精度测量。使用这种超稳干涉仪，利用单光子（Ｍ＝１）、Ｍ纠缠光子或时间上可区分的光子穿过相移器多次都可提高相位测量精度，并可打破标准量子极限。干涉仪简单可行，光程差超稳定：使用单光子、Ｍ纠缠光子和时间上可区分的光子多次穿过，都可提高测量精度，并打破标准量子极限。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学相位测量领域，尤其涉及多次穿过的超稳干涉仪及其利用单光 子、M纠缠光子和时间上可区分的光子测量相位，能大幅度提高相位测量精度，并可打破标 准量子极限的测量相位的方法。
技术介绍
众所周知，测量是所有定量科学的基础。对于整个科学领域来说，精确测量是至关 重要的。例如，利用光学相位的测量可获得许多的物理量，如距离、位置、位移、加速度和光 程等，还可进行许多其他的应用。 利用高精度的测量方法，可发现新的物理现象、发展新的物理理论。然而，物理量的测量精度会受到量子力学基本原理一海森堡不确定性原理的限制。在与时间、距离等基础物理量有关的相位测量中，其测量精度的不确定度与所用粒子数N(例如，光子或离子)成反比，最高精度可达到平均粒子数的倒数1/N，即海森堡极限。业已证明，海森堡极限是量子力学所允许的最高极限。而受噪声所限的标准量子极限，即噪声极限，一般是平均粒子数平方根的倒数1/V^。已经有很多实验表明，相位测量精度可打破标准量子极限，如基于压縮态和多光子干涉方法等等。但是，由于固有损耗的存在，其测量精度无法逼近海森堡极限，甚至随光子数的增加而变得更差。如何提高物理量的测量精本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多次穿过的超稳干涉仪，包括一个束分器ＢＳ和三个单面平面镜（１、２、３），置于水平面上，以及具有多次穿过的超稳结构的光学元件，超稳结构的光学元件多次穿过相移器后，可确保模ｃ和模ｄ光程差稳定在纳米级范围，其特征在于：设计了两个有超稳结构的光学元件，分别表示２次（ｑ＝２）和４次（ｑ＝４）穿过相移器；其中，２次（ｑ＝２）的元件结构是：Ａ是一个双面平面镜，它可用两个背靠背的单面镜来代替，还有四个单面镜Ｂ、Ｃ、Ｄ和Ｅ，这五个镜子被固定在垂直面内；４次（ｑ＝４）的元件结构是：Ａ是一个双面平面镜，它也可用两个背靠背的单面镜来代替，还有八个单面镜Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ和Ｉ，这九个镜子被固定在垂直面内；对...

【技术特征摘要】
一种多次穿过的超稳干涉仪，包括一个束分器BS和三个单面平面镜(1、2、3)，置于水平面上，以及具有多次穿过的超稳结构的光学元件，超稳结构的光学元件多次穿过相移器后，可确保模c和模d光程差稳定在纳米级范围，其特征在于设计了两个有超稳结构的光学元件，分别表示2次(q＝2)和4次(q＝4)穿过相移器；其中，2次(q＝2)的元件结构是A是一个双面平面镜，它可用两个背靠背的单面镜来代替，还有四个单面镜B、C、D和E，这五个镜子被固定在垂直面内；4次(q＝4)的元件结构是A是一个双面平面镜，它也可用两个背靠背的单面镜来代替，还有八个单面镜B、C、D、E、F、G、H和I，这九个镜子被固定在垂直面内；对于其它更多穿过次数(q＞4)的超稳结构的光学元件，可通过类似的方法得到。2. 根据权利要求1所述的多次穿过的超稳干涉仪的测量相位的方法，其特征在于设实验采用的总有效光子数为N = qM，即一次实验所用光子数M与多次穿过的次数q的乘积，这里q > 2，M > l，则N》2，如果多次穿过q = 2，利用单光子M = l，则N二 1X2 = 2，利用双光子M二 2，则N二 2X2 = 4 ;如果多次穿过q二 4，利用单光子M二 l，则N二 4X1 =4，利用双光子M二 2，则N二 4X2 = 8，依此类推。3. 根据权利要求1所述的多次穿过的超稳干涉仪的测量相位的方法，其特征在于利用单光子M二 1、M纠缠光子和M可区分的光子去测量一未知的相位(K本发明给出了一种两束光中其中一束多次穿过同一相移器，每个光子每穿过相移器一次产生相移小，而一次实验获得的相移分别为qXl小二N(KqM小=N4和qM小=N小，而另一束光不穿过相移器，但两束光的相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏立新，陈翠云，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]