近日，由中國科學(xué)院中國科學(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)隊實現(xiàn)了諧波輔助光相位放大器。這項研究工作發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》上。

在現(xiàn)代物理學(xué)中，相變是干涉過程中測量物理量的重要參數(shù)。為了提高測量精度，放大相對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)疊加軌道角動量模式之間的相對相位將翻倍。受到這一發(fā)現(xiàn)的啟發(fā)，他們假設(shè)并驗證了在非線性過程中，相位也可以基于其他自由度加倍，并且級聯(lián)可以幫助實現(xiàn)這種加倍。

實驗設(shè)備原理圖

在三波混合過程中，在一個基波波長處湮滅兩個光子會在第二個諧波波長處產(chǎn)生一個光子。兩個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，通過回收和級聯(lián)該過程，可以將相位放大到任何積分時間。

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

通過級聯(lián)和回收，研究人員能夠用更強(qiáng)烈的激光實現(xiàn)更多的相位放大，并且該原理將在未來應(yīng)用于光學(xué)精度測量。

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