利用功率循环提高量子弱测量系统信噪比的实验研究

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量子弱测量广泛的应用于研究微小信号的放大与检测,如光束微小偏转角、相位偏移、时间延迟的测量等。但在弱测量过程中,由于后选择的原因,绝大多数光都被丢弃了,只有很少一部分光最后被探测器接收,这样就导致弱测量过程的信噪比不高。如何提高弱测量过程的信噪比就成为了一个亟待解决的问题。  本文是以测量光束微小偏转角的实验为研究对象,利用功率循环技术,将未被后选择的光信号重新注入干涉仪,完成循环利用,从而提高信号检测的强度,实现信噪比的提升。我们在实验中利用部分透射镜搭建了功率循环腔;并从谐振腔理论出发,推导出实验结果信噪比的表达式;并在实验中采用PDH锁腔技术锁定腔长以保证实验过程的稳定性;最后在测量时采用单光子探测器替代位置探测器,从而消除了增益噪声给本实验带来的影响。采用功率循环技术之后,信号强度提高了2.40倍,最终的实验结果表明利用功率循环后实验系统的信噪比提高了并且超过了标准量子弱测量的信噪比极限。
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