颜色擦除强度干涉研究

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自从1956年强度干涉的方法由Hanbury Brown和Twiss发展并应用于天文观测后,其大大推进了空间超分辨的发展。然而在很多场景中,光源会产生不同波长的光子,这违反了强度干涉对光子不可区分性的要求,限制了强度干涉的应用范围。解决这个问题的方法就是使用颜色擦除探测器。在本论文中,我们对颜色擦除探测器进行了原理阐述和实验实现。基于周期性极化铌酸锂波导,我们搭建了颜色擦除探测器和强度干涉仪,对异色光源干涉进行了研究,并演示了颜色擦除超分辨实验。此外,本论文还对时频技术进行了研究和实验。相关工作描述如下:1.本论文在实验上第一次研制了颜色擦除探测器,可以擦除1550nm波长和863nm波长光子的颜色信息。测到了 1550nm波长和863nm波长的独立相干光源间的颜色擦除强度干涉,在相应波长的热光源中也测到了同样的干涉。并且我们在空间光路中也观测到了强度干涉现象。2.在第一个颜色擦除探测器的方案中,当信号光频差小于67THz时,泵浦光波长将会大于4500nm,无法通过PPLN波导。本论文研制了更加通用的双波导颜色擦除探测器,将颜色擦除探测拓展到了频率差距小于67THz的情形,在实验室中观测了 1063.6nm和1064.4nm波长光子间的强度干涉。3.本论文将双波导颜色擦除探测器应用于超分辨实验中,在1.43km距离外使用0.8m基线下的10.9mm孔径望远镜分辨了相距4.2mm的两个光源间的距离,超越了单个望远镜衍射极限40倍。此外我们还对异色光源的一阶干涉特性进行了实验,成功测量到了空间相位。4.本论文对颜色擦除强度干涉阵列所需要的时频技术进行了研究,搭建了一套线宽约2Hz的超稳光,在进行了实验室频率传输实验后,设计了集成频率传输系统,实现了 186km下环外稳定度达到10-18的光纤频率传递。本论文中的工作为颜色擦除技术在强度干涉中的应用做出了演示,推广了强度干涉的应用范围。不仅在基于强度干涉的空间超分辨领域,在量子光学和量子信息领域都可能发挥潜在的作用。
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