一种面向原子干涉仪均匀量子非破坏测量的光学环形腔

作     者：王恩龙 王国超 朱凌晓 卞进田 莫小娟 孔辉 WANG Enlong;WANG Guochao;ZHU Lingxiao;BIAN Jintian;MO Xiaojuan;KONG Hui

作者机构：国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室合肥230037 先进激光技术安徽省实验室合肥230037 国防科技大学智能科学学院长沙410073 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院合肥230009 

基　　金：国防科技大学电子对抗学院青年博士基金(批准号:KY22C211) 国防科学大学青年自主创新基金(批准号:ZK23-47)资助的课题 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2025年第74卷第3期

页      码：67-78页

摘      要：高精细度光学谐振腔辅助的量子非破坏(quantum nondemolition,QND)测量可产生原子自旋/动量压缩态,是提升原子干涉灵敏度以突破标准量子极限的重要手段.传统Fabry-Perot腔内驻波场结构导致的光与原子相互作用不均匀性,使得原子自旋压缩度在演化过程中逐渐衰退.本文研究一种面向原子干涉仪均匀QND测量的光学环形腔,分析环形腔内行波场结构对光与原子相互作用均匀性的影响,设计并研制了高精细度(F=2.4(1)×10~4)高真空兼容型光学环形腔,并测试了环形腔特性.在此基础上,制备88Sr冷原子系综并与环形腔模式耦合,通过环形腔差分测量方式提取原子经过腔模过程中对环形腔造成的色散相移,实现对原子数目的非破坏测量.实验结果表明在探测光功率为20μW条件下,测得环形腔色散相移为40 mrad,耦合进腔内原子数目约为1×10~5.调节原子与腔模位置匹配及探测光失谐量等参数,验证了环形腔色散相移与QND测量理论的一致性.本文研制的光学环形腔为原子干涉仪中自旋/动量压缩态的产生提供重要解决途径,有望进一步提升原子干涉灵敏度,并广泛应用于腔增强型量子精密测量中.

主 题 词：光学环形腔 量子非破坏测量 自旋压缩 原子干涉 

学科分类：070207[070207] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-仪器类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7498/aps.74.20241348

馆 藏 号：203156352...