中国科大“颜色擦除强度干涉技术”实现高空间分辨成像能力

周期极化铌酸锂波导是量子通信和量子信息处理的关键器件之一，可用于制造上转换单光子探测器的核心模块——光频率转换模块、星-地量子通信接口、高频率通信波段纠缠光源等。此外，在激光显示领域，PPLN芯片还可以用于制备单色蓝绿光源。

近期，中国科学技术大学与美国麻省理工学院利用济南量子技术研究院研制的周期极化铌酸锂波导，搭建颜色擦除强度干涉仪，实现了无法分辨1063.6nm和1064.4 nm光子差异的颜色擦除探测器成功验证了该系统的高空间分辨成像能力。

泵浦是一种使用光将电子从原子或分子中的较低能级升高(或“泵”)到较高能级的过程。通常用于激光结构，泵浦激光介质以实现群体反转。这项技术是由1966年的诺贝尔奖获得者阿尔弗雷德·卡斯特勒(Alfred Kastler)于20世纪50年代初开发的。泵浦也用于循环地将在原子或分子内键合的电子泵送到明确定义的量子态。对于包含单个外壳电子的原子物质的相干双层光泵浦的最简单的情况来说，这意味着电子被连贯地泵送到一个超精细次能级，这是由泵激光器的偏振和量子选择规则所定义的。

干涉仪是很广泛的一类实验技术的总称， 其思想在于利用波的叠加性来获取波的相位信息， 从而获得实验所关心的物理量。干涉仪并不仅仅局限于光干涉仪。 干涉仪在天文学，光学，工程测量，海洋学，地震学，波谱分析，量子物理实验，遥感，雷达等等精密测量领域都有广泛应用。

干涉仪可以分为单路径干涉仪和多路径干涉仪两类， 其差异在于干涉的波是否通过同一路径传播。 例如迈克尔逊干涉仪就是常见的多路径干涉仪， 而Sagnac干涉仪， 等倾干涉和等厚干涉等即为单路径干涉仪(钟锡华， 陈熙谋， 2002)。

干涉仪可以分成波前分解和幅度分解两类， 其差异在于是否利用波前上不同位置的子波源形成干涉。 例如杨氏双缝干涉即属于波前分解干涉仪(钟锡华， 陈熙谋， 2002); 而等倾干涉和等厚干涉即为幅度分解干涉仪。

干涉仪的应用主要有如下几方面：

1、长度测量

在双光束干涉仪中，若介质折射率均匀且保持恒定，则干涉条纹的移动是由两相干光几何路程之差发生变化所造成，根据条纹的移动数可进行长度的精确比较或绝对测量。迈克耳孙干涉仪和法布里-珀罗干涉仪曾被用来以镉红谱线的波长表示国际米。

2、折射率测定

两光束的几何路程保持不变，介质折射率变化也可导致光程差的改变，从而引起条纹移动。瑞利干涉仪就是通过条纹移动来对折射率进行相对测量的典型干涉仪。应用于风洞的马赫-秦特干涉仪被用来对气流折射率的变化进行实时观察。

3、波长的测量

任何一个以波长为单位测量标准米尺的方法也就是以标准米尺为单位来测量波长的方法。以国际米为标准，利用干涉仪可精确测定光波波长。法布里-珀罗干涉仪(标准具)曾被用来确定波长的初级标准(镉红谱线波长)和几个次级波长标准，从而通过比较法确定其他光谱线的波长。

4、检验光学元件

泰曼干涉仪被普遍用来检验平板、棱镜和透镜等光学元件的质量。在泰曼干涉仪的一个光路中放置待检查的平板或棱镜，平板或棱镜的折射率或几何尺寸的任何不均匀性必将反映到干涉图样上。若在光路中放置透镜，可根据干涉图样了解由透镜造成的波面畸变，从而评估透镜的波像差。

5、引力波测量

干涉仪也可以用于引力波探测(Saulson, 1994)。激光干涉仪引力波探测器的概念是前苏联科学家Gertsenshtein和Pustovoit在1962年提出的(Gertsenshtein和Pustovoit 1962)。 1969年美国科学家Weiss和Forward则分别在1969年即于麻省理工和休斯实验室建造初步的试验系统(Weiss 1972)。 截止今日，激光干涉仪引力波探测器已经发展了40余年。 目前LIGO激光干涉仪实验宣称首次直接测量到了引力波 (LIGO collaboration 2016) 。 LIGO可以认为是两路光线的干涉仪， 而另外一类引力波探测实验， 脉冲星测时阵列则可认为是多路光线干涉仪(Hellings 和Downs, 1983)。

新闻来源：中国科学技术大学

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