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1毫米集成光子芯片研發成功 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：8380
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的波導弱值放大理論基礎上，共同開發的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的波導弱值放大理論基礎上，共同開發的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。宋美廷將傳統的干涉測量法所需要精心設置鏡子和激光系統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，并提高了它們的穩定性和信噪比。這為繼續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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