實驗名稱：量子噪聲鎖定實驗

　　測試設備：高壓(ya)放大器、示波(bo)器、激光(guang)器、光(guang)電(dian)探(tan)測器、頻(pin)譜(pu)分析儀(yi)、帶(dai)通(tong)濾波(bo)器、低通(tong)濾波(bo)器、壓(ya)電(dian)陶瓷(ci)等。

　　實驗過程：

　　圖1：量(liang)子噪聲(sheng)(sheng)饋定真(zhen)(zhen)空壓縮(suo)(suo)光(guang)(guang)相(xiang)(xiang)位(wei)裝置圖。利用波長(chang)為532nm的(de)(de)綠光(guang)(guang)泵浦雙波長(chang)共(gong)振的(de)(de)OPO腔產生(sheng)波長(chang)為1064nm的(de)(de)真(zhen)(zhen)空化縮(suo)(suo)光(guang)(guang)，平衡零拍(pai)方(fang)法測(ce)(ce)(ce)量(liang)壓縮(suo)(suo)光(guang)(guang)噪聲(sheng)(sheng)，巧到的(de)(de)真(zhen)(zhen)空化縮(suo)(suo)光(guang)(guang)噪聲(sheng)(sheng)信(xin)號通過頻(pin)(pin)譜儀和鎖(suo)相(xiang)(xiang)放大(da)器(qi)(qi)組(zu)成的(de)(de)反饋回路實(shi)現對平衡零拍(pai)相(xiang)(xiang)位(wei)的(de)(de)鎖(suo)定。Laser：全固化單頻(pin)(pin)倍頻(pin)(pin)Nd：YV04/KTP激光(guang)(guang)器(qi)(qi)，輸出波長(chang)為1064nm與532nm，PD1/PD2：光(guang)(guang)電探(tan)測(ce)(ce)(ce)器(qi)(qi)，SA：型號為頻(pin)(pin)譜分析儀，BPS：帶通濾波器(qi)(qi)，ED：包絡探(tan)測(ce)(ce)(ce)器(qi)(qi)，LPF：低通濾皮(pi)器(qi)(qi)，HV：高壓放大(da)器(qi)(qi)，PZT：壓電陶瓷。

　　量子噪(zao)聲(sheng)鎖定壓縮光(guang)在平衡(heng)零拍(pai)探(tan)測中(zhong)的(de)相位實驗過程圖如圖1所示(shi)。上(shang)半部(bu)分(fen)為(wei)光(guang)路部(bu)分(fen)，下半部(bu)分(fen)為(wei)電路部(bu)分(fen)。首先(xian)要制備(bei)壓縮光(guang)，全固化單(dan)頻(pin)倍頻(pin)Nd：YV04/KTP激光(guang)器輸出波長為(wei)1064nm紅外(wai)與532nm綠(lv)光(guang)分(fen)別作為(wei)平衡(heng)零拍(pai)探(tan)測的(de)本(ben)底振蕩(dang)光(guang)和OPO腔的(de)泵浦光(guang)，制備(bei)真空壓縮光(guang)，頻(pin)譜分(fen)析儀(yi)(yi)測得的(de)壓縮光(guang)噪(zao)聲(sheng)曲(qu)線(xian)為(wei)圖2中(zhong)的(de)（a）曲(qu)線(xian)，（b）曲(qu)線(xian)為(wei)散粒(li)噪(zao)聲(sheng)基準。頻(pin)譜儀(yi)(yi)的(de)參數選(xuan)擇(ze)為(wei)頻(pin)率(lv)2MHz，Span為(wei)零，探(tan)測分(fen)辨率(lv)帶寬為(wei)300kHz，顯示(shi)帶寬為(wei)30kHz，掃描(miao)周(zhou)期Sweep為(wei)533.6ms。從圖中(zhong)可以(yi)看(kan)出光(guang)場(chang)在頻(pin)率(lv)為(wei)2MHz處獲得了約為(wei)2dB的(de)壓縮和4.5dB她(ta)的(de)反壓縮。

　　圖2：頻譜儀在2MHz處(chu)的壓縮(suo)(suo)光(guang)噪聲圖。（a）線為壓縮(suo)(suo)光(guang)噪聲，（b）線為散(san)粒噪聲基準(zhun)。在2MHz處(chu)獲得了壓縮(suo)(suo)度為2dB的真空(kong)壓縮(suo)(suo)光(guang)。

　　實驗結果：

　　圖(tu)3：實驗(yan)中示波器(qi)監(jian)測的(de)(de)誤(wu)(wu)差信(xin)(xin)(xin)號(hao)與(yu)經(jing)頻(pin)譜(pu)儀解調(diao)輸出的(de)(de)噪(zao)聲信(xin)(xin)(xin)號(hao)，藍色(se)較(jiao)粗的(de)(de)曲線為噪(zao)聲信(xin)(xin)(xin)號(hao)，黃色(se)較(jiao)光(guang)(guang)滑(hua)的(de)(de)為誤(wu)(wu)差信(xin)(xin)(xin)號(hao)，誤(wu)(wu)差信(xin)(xin)(xin)號(hao)在零點處對應的(de)(de)噪(zao)聲巧線值為最(zui)大(da)值或最(zui)小(xiao)值，即對應的(de)(de)為光(guang)(guang)場的(de)(de)反壓縮態與(yu)壓縮態。與(yu)理論(lun)值符合較(jiao)好。

　　頻(pin)(pin)譜儀(yi)(yi)測量(liang)到的(de)(de)壓(ya)(ya)縮(suo)光強度噪(zao)聲(sheng)信(xin)號(hao)在(zai)頻(pin)(pin)譜儀(yi)(yi)內(nei)經解調(diao)濾(lv)波(bo)后輸(shu)入(ru)到鎖(suo)相(xiang)放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)，如(ru)圖(tu)1中(zhong)的(de)(de)SA部(bu)分(fen)所示(shi)(shi)，圖(tu)3中(zhong)較(jiao)粗的(de)(de)藍色曲線就(jiu)是示(shi)(shi)波(bo)器(qi)(qi)(qi)監視的(de)(de)頻(pin)(pin)譜儀(yi)(yi)輸(shu)出信(xin)號(hao)。鎖(suo)相(xiang)放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)輸(shu)出的(de)(de)頻(pin)(pin)率為30kHz的(de)(de)調(diao)制信(xin)號(hao)加載到本底光路中(zhong)反(fan)(fan)射(she)鏡(jing)上(shang)(shang)的(de)(de)壓(ya)(ya)電(dian)陶瓷(ci)上(shang)(shang)，相(xiang)當于(yu)給本底光加了一個相(xiang)位(wei)調(diao)制信(xin)號(hao)。這個裝在(zai)反(fan)(fan)射(she)鏡(jing)上(shang)(shang)的(de)(de)壓(ya)(ya)電(dian)陶瓷(ci)同(tong)樣(yang)應用在(zai)量(liang)子(zi)噪(zao)聲(sheng)鎖(suo)定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)反(fan)(fan)饋(kui)回路中(zhong)。圖(tu)3中(zhong)的(de)(de)較(jiao)光滑(hua)的(de)(de)黃色曲線就(jiu)是示(shi)(shi)波(bo)器(qi)(qi)(qi)監視的(de)(de)誤(wu)差信(xin)號(hao)，它可(ke)以通過(guo)調(diao)節鎖(suo)相(xiang)放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)參數得到優(you)化。最后將(jiang)誤(wu)差輸(shu)入(ru)到高(gao)壓(ya)(ya)放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)內(nei)，再經過(guo)高(gao)壓(ya)(ya)放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)輸(shu)出反(fan)(fan)饋(kui)到安裝在(zai)鏡(jing)架上(shang)(shang)的(de)(de)PZT實現對壓(ya)(ya)縮(suo)光相(xiang)位(wei)的(de)(de)鎖(suo)定(ding)(ding)(ding)。鎖(suo)定(ding)(ding)(ding)相(xiang)位(wei)后頻(pin)(pin)譜儀(yi)(yi)測得的(de)(de)頻(pin)(pin)率在(zai)2MHz的(de)(de)壓(ya)(ya)縮(suo)光噪(zao)聲(sheng)曲線分(fen)別如(ru)圖(tu)5A和圖(tu)5B所示(shi)(shi)，實驗上(shang)(shang)觀(guan)察(cha)到利(li)用量(liang)子(zi)噪(zao)聲(sheng)鎖(suo)定(ding)(ding)(ding)壓(ya)(ya)縮(suo)光相(xiang)位(wei)時，鎖(suo)定(ding)(ding)(ding)壓(ya)(ya)縮(suo)的(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)性要(yao)高(gao)于(yu)鎖(suo)定(ding)(ding)(ding)反(fan)(fan)壓(ya)(ya)縮(suo)。

　　圖4：低(di)頻頻譜儀(yi)測量的(de)壓縮光相位鎖定(ding)之(zhi)后的(de)噪(zao)聲曲(qu)(qu)線(xian)。曲(qu)(qu)線(xian)（ａ）為散粒噪(zao)岸基準(zhun)，曲(qu)(qu)線(xian)（b）為鎖定(ding)的(de)壓縮噪(zao)聲曲(qu)(qu)線(xian)。

　　利(li)用量子(zi)噪聲法(fa)鎖定(ding)平衡(heng)零拍(pai)探測(ce)中(zhong)的(de)(de)壓縮(suo)光(guang)相位之后，壓縮(suo)光(guang)低頻段(duan)的(de)(de)噪聲通過低頻頻譜分析儀(yi)測(ce)量。測(ce)得的(de)(de)低頻處(chu)的(de)(de)壓縮(suo)光(guang)噪聲如圖4所示。圖中(zhong)曲線(xian)(xian)（ａ）為散粒(li)噪聲基準，曲線(xian)(xian)（b）為鎖定(ding)的(de)(de)壓縮(suo)噪聲曲線(xian)(xian)。可以看出(chu)，在(zai)利(li)用量子(zi)噪聲法(fa)鎖定(ding)了平衡(heng)零拍(pai)探測(ce)中(zhong)的(de)(de)壓縮(suo)光(guang)相位后，在(zai)頻率高于3kHz的(de)(de)頻段(duan)都可以觀察(cha)到壓縮(suo)。

　　圖5：頻譜(pu)儀量子噪聲(sheng)鎖定(ding)真(zhen)空(kong)壓縮(suo)光(guang)(guang)效果圖，Ａ、Ｂ中（a）、（b）曲(qu)線(xian)分別為壓縮(suo)光(guang)(guang)噪聲(sheng)和(he)散粒噪聲(sheng)基(ji)準，（c）曲(qu)線(xian)分別為鎖定(ding)相位(wei)的壓縮(suo)和(he)反壓縮(suo)噪聲(sheng)。實驗(yan)上鎖定(ding)壓縮(suo)態(tai)(tai)相位(wei)的穩定(ding)性要(yao)高于鎖定(ding)反壓縮(suo)態(tai)(tai)。

　　高壓放大器推(tui)薦(jian)：ATA-4315

　　圖：ATA-4315高壓功率放大器指標參數

　　本資料(liao)由(you)Aigtek安泰電(dian)(dian)子(zi)整理發布，更(geng)多(duo)案例及(ji)產品(pin)(pin)詳(xiang)情請持(chi)(chi)續(xu)關注我們。西安安泰電(dian)(dian)子(zi)Aigtek已經(jing)成(cheng)為在業(ye)界擁(yong)有(you)廣泛產品(pin)(pin)線(xian)，且具有(you)相(xiang)當規模的(de)儀器設備供應商，樣機都支持(chi)(chi)免費試用。如(ru)想(xiang)了解更(geng)多(duo)功率放(fang)大器等產品(pin)(pin)，請持(chi)(chi)續(xu)關注安泰電(dian)(dian)子(zi)官網hkdyw.cn或撥打(da)029-88865020。