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1毫米集成光子芯片研發(fā)成功 使量子陀螺儀等設備成為可能
2021年11月16日 10:13:27
來源：化工儀器網 作者：楊 點擊量：8452
羅切斯特大學光學助理教授Jaime Cardenas和博士生、第一作者宋美廷在基于由羅徹斯特大學物理學教授Andrew Jordan和實驗室的學生們開發(fā)的波導弱值放大理論基礎上，共同開發(fā)的1毫米乘1毫米的集成光子芯片，可以在不增加無關的、不必要的輸入或“噪聲”的情況下放大干涉信號。
【化工儀器網 項目成果】具有固定相位差的兩列準單色波的疊加將導致振幅發(fā)生變化，由于幅度變化依賴于相位差的余弦函數，這種幅度的變化有時候在空間表現為周期性的條紋，這種條紋有時候叫做干涉條紋。通過測量較容易測量的振幅即可獲取波的相位信息，從而獲得實驗所關心的物理量。這就是干涉儀的基本原理。
干涉儀是很廣泛的一類實驗技術的總稱，它不僅可以用來測量長度、折射率和波長等信息，也可以用來檢驗光學元件、測量引力波等，還可以用作高分辨率光譜儀。干涉儀在天文學，光學，工程測量，海洋學，地震學，波譜分析，量子物理實驗，遙感，雷達等等精密測量領域都有廣泛應用。
但是，傳統(tǒng)的干涉測量法想要準確得出數值，不僅需要精心設置鏡子和激光系統(tǒng)使之對其，還要在使用過程中避免振動。這是經典干涉儀不可避免的缺點。
近日，《自然—通訊》發(fā)表的一篇論文，對干涉儀的這一缺點進行了改進提升。
羅切斯特大學光學助理教授Jaime Cardenas和博士生、第一作者宋美廷在基于由羅徹斯特大學物理學教授Andrew Jordan和實驗室的學生們開發(fā)的波導弱值放大理論基礎上，共同開發(fā)的1毫米乘1毫米的集成光子芯片，可以在不增加無關的、不必要的輸入或“噪聲”的情況下放大干涉信號。
與傳統(tǒng)的干涉儀不同，新裝置沒有使用一組傾斜的鏡子來彎曲光線并產生干涉圖樣，而是使用了一個設計好的波導來傳播光場的波前穿過芯片。Cardenas說，這是這篇論文的新穎之處之一。宋美廷將傳統(tǒng)的干涉測量法所需要精心設置鏡子和激光系統(tǒng)集成在小小的光子芯片中，以更少的光達到相同的干涉儀信號，消除了傳統(tǒng)干涉儀的限制，用多模干涉儀在集成光子平臺上實現了一種廣義形式的弱值放大，并提高了它們的穩(wěn)定性和信噪比。這為繼續(xù)增加激光功率增加信噪比留下了空間。
Jaime Cardenas表示，下一步將把該設備用于相干通信和使用壓縮或糾纏光子的量子應用，使量子陀螺儀等設備成為可能。
相關論文信息：
Enhanced on-chip phase measurement by inverse weak value amplification
Meiting Song, John Steinmetz, Yi Zhang, Juniyali Nauriyal, Kevin Lyons, Andrew N. Jordan & Jaime Cardenas
Nature Communications volume 12, Article number: 6247 (2021)
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