Page 40 - 网络电信2018年12月刊下

反馈至PZT2,使用Pound-Drever-Hall(PDH)技术 [18] 精确锁定FMZI
图4 利用FMZI测量低频相位调制信号的噪声功率谱,其中曲线(i)对应
两臂的相对相位.将信号发生器(signal generator,SG)输出低 无真空压缩态注入, 曲线(ii)对应有真空压缩态注入
频相位调制信号加载在PZT3上实现对光纤长度的拉伸,从而在
FMZI一臂的光场中引入微小的相对相位.在实验中,将利用量子
增强型FMZI对低频相位调制信号进行突破SQL的测量.

三、实验结果及分析
实测的DOPO的阈值抽运功率为270mW.当控制PPKTP晶体的
工作温度为34.8ºC、抽运光功率为120mW时,DOPO运转于阈值以
下,输出的下转换光场为真空场.当利用PDH技术锁定DOPO的腔
长后,采用平衡零拍探测系统测量输出真空场的噪声起伏.实验
中所用本底振荡光功率为55µW,平衡零拍探测器的共模抑制比
为67dB.为了更清楚地探测由DOPO输出的真空场的噪声功率谱,
将分析频率10—500kHz的范围分成10—20kHz,20—40kHz,40—
60kHz,60—100kHz,100—500kHz五个快速傅里叶变换(fast
Fouriert ransform,FFT)窗口.前三个FFT窗口对应的SA分辨率
带宽(resolution band width,RBW)和视频带宽(video band
width,VBW)分别为2.7kHz和20Hz.第四个FFT窗口对应的RBW和 光场填补FMZI真空通道时的测量结果,其中噪声基底是由相干态
VBW分别为4.3kHz和20Hz.第五个FFT窗口对应的RBW和VBW分别为 光场给出的,因而是SNL.图4曲线(ii)为在FMZI输入端B注入真空
10kHz和47Hz.图3为DOPO腔输出真空场在分析频率10—500kHz的 压缩态光场时的测量结果.可以看出,调制频率位于500kHz的低
噪声功率谱,该功率谱为将噪声功率做归一化处理后的五个FFT 频相位调制信号的峰顶没有降低,但噪声基底降低了2dB.当用实
窗口的组合.图3中的曲线(i)是真空压缩态光场的归一化噪声功 验制备的低频光通信波段正交相位真空压缩态光场填补FMZI的
率谱,曲线(ii)为SNL,曲线(iii)是反压缩归一化噪声功率谱.由 真空通道时,实现了量子增强型FMZI,完成了突破SQL的相位调
图3可以看出,在分析频率10—500kHz的范围内,实验产生了压缩 制频率为500kHz的低频信号测量.与FMZI相比,测量SNR提高了
度达3dB的1550nm真空压缩态光场. 2dB。
图3 1550nm真空压缩态光场归一化噪声起伏谱, 其中曲线(i)为压缩 图5 1550nm激光的噪声功率谱, 其中曲线(i)为经过FMZI耦合输出的,
态光场的归一化噪声功率谱, 曲线(ii)为SNL, 曲线(iii)为反压缩归 曲线(ii)为没有经过FMZI耦合输出的, 曲线(iii)为ENL
一化噪声功率谱

在实验制备低频段1550nm正交相位真空压缩态光场的基
础上,进行加载在FMZI一臂上的低频相位调制信号的测量研 尽管在分析频率10—500kHz的范围内实验制备的1550nm真
究.1550nm相干态测量光场通过FC耦合进入FMZI输入端口A,耦合 空压缩态光场的压缩度都达到了3dB,但当分析频率小于500kHz
效率为87%.当将真空压缩态光场通过FC耦合进入FMZI输入端口 时,实验上均观察不到低频相位调制信号测量SNR的提高.这可
B时,同时通过控制PZT1,将两输入光场的初始相对相位锁定在 能是由于受到FMZI引入的额外噪声的影响.图5曲线(i)为只有
π.通过控制PZT2,将FMZI两臂光场的相对相位锁定在π/2,进行 1550nm激光耦合进入FMZI,由FMZI输出端的两个探测器光电流相
突破SQL低频相位调制信号的测量.当加载到PZT3上的低频信号 减后测量记录的噪声功率谱.图5曲线(ii)为1550nm激光在自由
为500kHz时,由FMZI输出的光场经过平衡零拍测量后得到的相位 空间由平衡零拍探测系统的两个探测器光电流相减后测量记录
调制信号的噪声功率谱如图4所示.图4曲线(i)为无真空压缩态 的噪声功率谱.图5曲线(iii)为电子学噪声(electronic noise

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