一种产生三模压缩光场的装置及方法

本发明涉及量子精密测量，特别是涉及一种产生三模压缩光场的装置及方法。

背景技术：

1、光的非经典态，特别是纠缠和压缩的多组分或多模态，已被广泛应用于主导各种量子应用任务。产生压缩光的最成熟方法是通过非线性晶体中的自发参量下转换(spdc)和光学谐振腔组成的光学参量振荡器(opo)。spdc过程需要opo以增强非线性过程的转换效率，但光学谐振腔的锁定系统对外界的干扰很敏感，并且产生的压缩态一般只有单一模式。因此在产生多模态的光束时需要多次重复光学参量振荡器，使得产生多模压缩光场的步骤繁琐。

技术实现思路

1、本发明提供了一种产生三模压缩光场的装置及方法，解决了现有方法存在的问题。

2、本发明提供一种产生三模压缩光场的装置，包括：

3、激光源，用于提供激光；

4、分束组件，设置在所述激光源出口，用于从激光中分离出不同功率的第一激光、第二激光和第三激光；

5、第一调谐组件，包括半波片、偏振分光棱镜、第一声光调制器、1/4波片和反射镜；第二激光依次穿过半波片和偏振分光棱镜后从一侧进入第一声光调制器，第一声光调制器对第二激光进行第一次移频；第一次移频后的第二激光穿过1/4波片至反射镜，反射镜将第二激光反射再次穿过1/4波片后从另一侧进入第一声光调制器，两次穿过1/4波片的第二激光变为垂直偏振，第一声光调制器对第二激光进行第二次移频，得到蓝失谐为3.04ghz的第二激光，第二次移频后的第二激光从偏振分光棱镜的反射面输出；

6、第二调谐组件，包括第二声光调制器，所述第二声光调制器对第三激光进行移频，得到红失谐0.8ghz的第三激光；

7、三组角度调节组件，分别用于对第一激光、调谐后的第二激光以及第三激光的角度进行调节；

8、铷原子池，用于接收调节后的第一激光、第二激光以及第三激光；其中调节后的第一激光以水平方向进入铷原子池，调节后的第二激光在调节后的第一激光水平方向左侧以4°的夹角射入铷原子池，调节后的第三激光在调节后的第一激光垂直方向下侧5°的夹角进入铷原子池；

9、调节后的第一激光首先耦合能级|1>(5 s1/2f=2)与能级|3>(5p1/2)以失谐δ1，得到第一束光 es1；其次耦合能级|2>(5 s1/2f=2)与能级|3>(5p1/2)以失谐δ'1，得到第二束光 es2；调节后的第三激光耦合能级|1>(5 s1/2f=2)与能级|3>(5p1/2)以失谐δ3，得到第三束光 es3；调节后的第二激光注入到 es2的产生通道中，对 es1和 es3光信号进行放大。

10、优选的，所述激光源为一台由波长为532nm泵浦源泵浦的钛宝石激光器，输出波长为795nm。

11、优选的，所述分束组件包括两组半波片和偏振分光棱镜；

12、激光光源穿过第一组半波片和偏振分光棱镜，从偏振分光棱镜的反射面射出得到第一激光，从透射面射出的激光穿过第二组半波片和偏振分光棱镜，从偏振分光棱镜的透射面得到第二激光，从反射面得到第三激光。

13、优选的，每组所述角度调节组件均包括反射镜、半波片和偏振分光棱镜，反射镜用于调节第一激光、调谐后的第二激光以及第三激光进入铷原子池的角度；

14、其中所述第一激光和第二激光的角度调节组件共用一个偏振分光棱镜。

15、优选的，还包括：

16、格兰-汤普逊棱镜，设置在所述铷原子池另一侧，用于透过 es1、 es2和 es3，反射调节后的第一激光和第三激光的光信号；

17、平衡零拍探测器，用于接收反射后的 es1、 es2和 es3，并进行光电转换，得到不同的直流电信号；

18、减法器，其输入端与平衡零拍探测器电连接，用于对不同的直流电信号进行处理，得到不同的交流电信号；

19、频谱仪，与减法器输出端电连接，用于输出 es1、 es2和 es3的噪声功率谱。

20、一种产生三模压缩光场的方法，包括以下步骤：

21、获取不同频率的第一激光、第二激光和第三激光；

22、对第二激光进行第一次移频，对第一次移频后的第二激光的偏振性进行调节，对偏振性调节后的第二激光进行第二次移频，得到蓝失谐3.04ghz的第二激光；

23、对第三激光进行移频，得到红失谐0.8ghz的第三激光；

24、对第一激光、调谐后的第二激光以及第三激光的角度进行调节，并从一侧进入铷原子池；其中调节后的第一激光以水平方向进入铷原子池，调节后的第二激光在调节后的第一激光水平方向左侧以4°的夹角射入铷原子池，调节后的第三激光在调节后的第一激光垂直方向下侧5°的夹角进入铷原子池；

25、调节后的第一激光首先耦合能级|1>(5 s1/2f=2)与能级|3>(5p1/2)以失谐δ1，得到第一束光 es1；其次耦合能级|2>(5 s1/2f=2)与能级|3>(5p1/2)以失谐δ'1，得到第二束光 es2；调节后的第三激光耦合能级|1>(5 s1/2f=2)与能级|3>(5p1/2)以失谐δ3，得到第三束光 es3；调节后的第二激光注入到 es2的产生通道中，对 es1和 es3光信号进行放大。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、本发明首先从激光源中分离出第一激光、第二激光和第三激光，对第二激光和第三激光进行调谐，然后将第一激光以水平方向进入铷原子池，第二激光在第一激光水平方向左侧以4°的夹角射入铷原子池，第三激光在第一激光垂直方向下侧5°的夹角进入铷原子池，保持六波混频最佳的相位匹配角。第一激光首先耦合能级|1>(5 s1/2f=2)与能级|3>(5p1/2)以失谐δ1，得到 es1，其次耦合能级|2>(5 s1/2f=2)与能级|3>(5p1/2)以失谐δ'1，得到 es2，第三激光耦合能级|1>(5 s1/2f=2)与能级|3>(5p1/2)以失谐δ3，得到 es3，三束光场 es1、 es2、和 es3在 e2的注入下，实现了空间分离的明亮的三色关联光束。本发明可一步产生三模压缩光场，效率高、纠缠度高、系统稳定性高且成本低。