【資料圖】

光學測量是光電技術與機械測量結合的現(xiàn)代測量技術。借用計算機技術，可以實現(xiàn)快速，準確的測量。方便記錄，存儲，打印，查詢等等功能。光學測量主要應用在現(xiàn)代工業(yè)檢測，主要檢測產品的形位公差以及數(shù)值孔徑等是否合格。

標準量子極限是經典測量技術所能達到的最小測量極限。隨著引力波等微弱信號探測需求的增長，如何突破標準量子極限實現(xiàn)更高精度測量是精密測量領域的重要科學問題。作為最實用和最有效的量子計量資源之一，壓縮態(tài)能使測量精度突破散粒噪聲極限并逼近海森堡極限，可以為精密測量領域帶來革命性突破。然而壓縮態(tài)的低魯棒性限制了它在復雜環(huán)境中的應用，且探測器的非理想探測效率也會導致其量子優(yōu)勢無法充分體現(xiàn)。對此，研究人員提出使用光參量放大器(OPA)對微弱信號進行預放大來克服由于低探測效率引起的檢測損失。由于存在量子漲落現(xiàn)象，經典放大器的放大過程會伴隨著散粒噪聲引入，導致噪聲指數(shù)NF>3dB。因此，突破這一固有限制是微弱信號精密測量亟需解決的重點與難點。

近日，中國科學院西安光學精密機械研究所瞬態(tài)光學與光子技術國家重點實驗室非線性光學及應用課題組在亞散粒噪聲精密測量領域取得研究進展。

研究團隊提出了應用PSA來提高基于寬帶壓縮光的微弱信號探測能力的方法。研究發(fā)現(xiàn)，使用寬帶壓縮光作為探測光可提高微弱信號的探測能力，在探測器的探測效率較低時(η<0.5)，使用PSA預放大可顯著提高因為低探測效率引起的量子優(yōu)勢衰減，并有效改善壓縮態(tài)的低魯棒性。研究進一步發(fā)現(xiàn)，盡管寬光譜引起的頻率失諧會導致非理想相敏放大，引入少量噪聲，但高增益可有效補償這一退化。相關研究成果為引力波探測、量子增強激光雷達、量子成像、量子通信等領域的發(fā)展提供了關鍵理論支撐。

相關成果以Tolerance enhancement of inefficient detection and frequency detuning by non-perfect phase-sensitive amplification in broadband squeezing-based precision measurement為題發(fā)表在Journal of the Optical Society of America B上。

參考：來源： 西安光學精密機械研究所

關鍵詞： 精密測量 散粒噪聲 精密機械