[發明專利]一種基于光學參量放大器的量子干涉儀裝置

有效

• 申請號: 202010067366.6
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111207667B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 閆智輝;左小杰;賈曉軍;彭堃墀
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G02F1/39
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

1.一種基于光學參量放大器的量子干涉儀裝置，其特征在于，包括光源單元（1）、光學斬波器（21）、第一光學分束器（22）、第二光學分束器（24）、第一光學參量放大器（3）、第二光學參量放大器（4）、位相傳感器（23）和測量系統（5）；光源單元（1）用于分別輸出探針光信號a_S、本地振蕩光信號a_L、泵浦光信號a_P1和泵浦光信號a_P2；光源單元（1）輸出的探針光脈沖信號a_S與光學斬波器（21）的輸入端連接，光學斬波器（21）的輸出端與第一光學分束器(22)的輸入端連接，第一光學分束器(22)的兩個輸出端分別與第一光學參量放大器（3）和第二光學參量放大器（4）的第一輸入端連接，光源單元（1）輸出的泵浦光信號a_P1和泵浦光信號a_P2分別與第一光學參量放大器（3）和第二光學參量放大器（4）的第二輸入端連接，第一光學參量放大器（3）輸出的相敏光場與位相傳感器（23）的輸入端連接，位相傳感器（23）的輸出端與第二光學分束器（24）的第一輸入端連接，位相傳感器（23）用于根據待測物理量對第一光學參量放大器（3）輸出的相敏光場進行相移；第二光學參量放大器（4）的輸出的相敏光場與第二光學分束器（24）的第二輸入端連接，光源單元（1）輸出的本地振蕩光信號a_L與測量系統的第一輸入端連接，第二光學分束器（24）的輸出端與測量系統（5）的第二輸入端連接。

2.根據權利要求1所述的一種基于光學參量放大器的量子干涉儀裝置，其特征在于，所述位相傳感器（23）為壓電陶瓷。

3.根據權利要求1所述的一種基于光學參量放大器的量子干涉儀裝置，其特征在于：所述光源單元（1）包括可調諧激光器、1×3光學分束器陣列、光學倍頻器、1×2光學分束器陣列，所述可調諧激光器的輸出端與1×3光學分束器的輸入端連接，1×3光學分束器的第一輸出端輸出本地振蕩光信號a_L，第二輸出端輸出探針光信號a_S，第三輸出端與光學倍頻器的輸入端連接，光學倍頻器的輸出端與1×2光學分束器的輸入端連接，1×2光學分束器的兩個輸出端分別輸出泵浦光信號a_P1和a_P2。

4.根據權利要求1所述的一種基于光學參量放大器的量子干涉儀裝置，其特征在于：所述光學斬波器（21）為一個通光圓盤，將所述圓盤均沿軸向依次分為四個區域；其中，第一、第三區域為扇形通光區域，第二和第四區域為設置有弧形通光狹縫的彈簧鋼，所述弧形狹縫上固定光學衰減片。

5.根據權利要求1所述的一種基于光學參量放大器的量子干涉儀裝置，其特征在于：測量系統（5）包括第三光學分束器、第一平衡零拍探測器、第二平衡零拍探測器,功率減法器和頻譜分析儀；所述光源單元（1）輸出的本地振蕩光信號a_L和所述第二光學分束器（24）的輸出光信號在第三光學分束器上干涉，干涉信號分別與第一平衡零拍探測器和第二平衡零拍探測器的輸入端連接，第一平衡零拍探測器和第二平衡零拍探測器的輸出端和功率減法器的輸入端連接，功率減法器的輸出端與頻譜分析儀連接，頻譜分析儀用于對第二光學分束器（24）的輸出光信號的正交分量的量子噪聲進行測量和分析，進而得到位相信號。

6.根據權利要求1所述的一種基于光學參量放大器的量子干涉儀裝置，其特征在于：所述第一光學參量放大器（3）和第二光學參量放大器（4）的結構相同，均包括光學諧振腔、非線性光學晶體和溫控系統，光學諧振腔包括第一凹鏡、第二凹鏡、第一平鏡、第二平鏡和壓電陶瓷，其中第一凹鏡、第二凹鏡、第一平鏡、第二平鏡組成八字環形腔結構，第一光學分束器的輸出信號從第一平鏡輸入第一光學參量放大器（3），依次經第二平鏡、第二凹鏡、第一凹鏡后從第一平鏡出射；第一平鏡作為輸入輸出耦合鏡對探針光場的透過率為5%，第二平鏡對探針光場鍍有高反膜，第一凹鏡和第二凹鏡均對探針光場鍍有高反膜，對泵浦光場鍍有減反膜，并且其中第一平鏡被固定在壓電陶瓷上；溫控系統用于對非線性光學晶體加熱并且精確控溫。

7.根據權利要求6所述的一種基于光學參量放大器的量子干涉儀裝置，其特征在于：所述溫控系統包括紫銅爐子和控溫儀器。