近日，由中國(guó)科學(xué)院中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦教授、史寶森教授和周志遠(yuǎn)教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了諧波輔助光相位放大器。這項(xiàng)研究工作發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》上。

在現(xiàn)代物理學(xué)中，相變是干涉過(guò)程中測(cè)量物理量的重要參數(shù)。為了提高測(cè)量精度，放大相對(duì)相位是一種很有前途的途徑。以前，量子光學(xué)的研究人員傾向于利用多光子數(shù)和路徑糾纏態(tài)。不幸的是，這種方法在準(zhǔn)備和衡量方面面臨困難。需要新的原理來(lái)放大光學(xué)相位。

在他們之前基于非線性效應(yīng)的光學(xué)干涉研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)疊加軌道角動(dòng)量模式之間的相對(duì)相位將翻倍。受到這一發(fā)現(xiàn)的啟發(fā)，他們假設(shè)并驗(yàn)證了在非線性過(guò)程中，相位也可以基于其他自由度加倍，并且級(jí)聯(lián)可以幫助實(shí)現(xiàn)這種加倍。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備原理圖

在三波混合過(guò)程中，在一個(gè)基波波長(zhǎng)處湮滅兩個(gè)光子會(huì)在第二個(gè)諧波波長(zhǎng)處產(chǎn)生一個(gè)光子。兩個(gè)光子攜帶的相位信息可以相干地傳遞到創(chuàng)建的光子上，從而使相位被放大。原則上，通過(guò)回收和級(jí)聯(lián)該過(guò)程，可以將相位放大到任何積分時(shí)間。

他們進(jìn)一步證明，該原理與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，為通過(guò)回收將相位放大更多倍奠定了基礎(chǔ)。

通過(guò)級(jí)聯(lián)和回收，研究人員能夠用更強(qiáng)烈的激光實(shí)現(xiàn)更多的相位放大，并且該原理將在未來(lái)應(yīng)用于光學(xué)精度測(cè)量。

相關(guān)鏈接：https://phys.org/news/2022-11-reveal-mechanism-optical-phase-amplification.html