本發(fā)明涉及量子測量領(lǐng)域，具體來說涉及量子測量的平衡零差探測技術(shù)，更具體地說，涉及一種基于強(qiáng)度調(diào)制的平衡零差探測裝置。

背景技術(shù)：

1、平衡零差探測技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用場景，例如經(jīng)典光通信、量子通信、量子測量和連續(xù)變量量子計(jì)算等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用和研究價(jià)值。而量子光學(xué)中的平衡零差探測（homodyne?detection）則是一種重要的光學(xué)測量技術(shù)，用于測量連續(xù)變量的量子態(tài)（光子數(shù)表象下無窮維的量子態(tài)）的某個(gè)正交分量信息。用于實(shí)現(xiàn)平衡零差探測的裝置包括待測光源、相位調(diào)制器、分束器以及光電探測器。該裝置是基于光束間的干涉來實(shí)現(xiàn)的，其通過相位調(diào)制器調(diào)節(jié)參考光和被測光之間的相位差來實(shí)現(xiàn)待測信號的不同正交分量的測量。

2、現(xiàn)有平衡零差探測技術(shù)多數(shù)都是依賴相位調(diào)制器，相位調(diào)制器通過激光相位調(diào)制來控制其他物理量以實(shí)現(xiàn)對光場的調(diào)控，例如：電光調(diào)制器（electro-optic?modulator），該調(diào)制器通過施加電場以改變介質(zhì)的折射率，從而改變通過其的光的相位。常見的電光調(diào)制器包括基于晶體（如鋰鈦酸鉭）、半導(dǎo)體（如鍺）或者液晶的設(shè)備；聲光調(diào)制器（acousto-optic?modulator），該調(diào)制器利用聲波的影響來改變光的相位。聲光調(diào)制器中包含一個(gè)聲波傳播的介質(zhì)，當(dāng)施加聲波時(shí)，會(huì)改變介質(zhì)的折射率，從而引起通過其的光的相位變化；光纖相位調(diào)制器（fiber?optic?phase?modulator），該調(diào)制器利用在光纖中施加電場或應(yīng)變來改變光的相位。通過在光纖中引入電極或者施加應(yīng)變，以改變光在光纖中的傳播速度，進(jìn)而影響光的相位。

3、現(xiàn)有的平衡零差探測裝置大多為基于相位調(diào)制方式實(shí)現(xiàn)的平衡零差探測方案，此類平衡零差探測方案存在以下缺點(diǎn)：1.相位調(diào)制需要精確地控制光場的相位，以實(shí)現(xiàn)特定的調(diào)制功能。這需要對調(diào)制器施加的電場、聲場或應(yīng)變進(jìn)行精確控制，才能確保所需的相位調(diào)制效果；2.相位調(diào)制器對環(huán)境條件（如溫度、機(jī)械振動(dòng)等）的穩(wěn)定性要求較高。環(huán)境變化可能會(huì)導(dǎo)致調(diào)制器性能的變化，進(jìn)而影響光學(xué)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性；3.相位調(diào)制器通常需要較復(fù)雜的設(shè)計(jì)和制造工藝，以及較高的成本。例如，電光調(diào)制器需要高性能的電子驅(qū)動(dòng)器和穩(wěn)定的光學(xué)組件，這增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本；4.相位調(diào)制器可能會(huì)引入非線性效應(yīng)，例如相位噪聲或非線性失真，這可能會(huì)影響光學(xué)系統(tǒng)的性能和測量的準(zhǔn)確性。

4、綜上所述，現(xiàn)有平衡零差探測裝置常采用相位調(diào)制方式改變平衡零差探測的觀測量以獲取不同的正交分量的信息，然而基于相位調(diào)制平衡零差探測裝置存在以下難點(diǎn)：對探測環(huán)境的穩(wěn)定性要求高，如磁場、溫度、機(jī)械振動(dòng)等環(huán)境變化都有可能影響探測結(jié)果的準(zhǔn)確性；平衡零差探測裝置的復(fù)雜性和成本高，相位調(diào)制器通常需要較復(fù)雜的設(shè)計(jì)和制造工藝與較高的成本。因此，亟需一種結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高且探測結(jié)果準(zhǔn)確度高的平衡零差探測裝置。

5、需要說明的是：本背景技術(shù)僅用于介紹本發(fā)明的相關(guān)信息，以便于幫助理解本發(fā)明的技術(shù)方案，但并不意味著相關(guān)信息必然是現(xiàn)有技術(shù)。在沒有證據(jù)表明相關(guān)信息已在本發(fā)明的申請日以前公開的情況下，相關(guān)信息不應(yīng)被視為現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于強(qiáng)度調(diào)制的平衡零差探測裝置。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出一種基于強(qiáng)度調(diào)制的平衡零差探測裝置，用于獲取待測光信號的指定正交分量的信息，所述平衡零差探測裝置包括：本地諧振光生成模塊，用于生成兩個(gè)相位固定的本地諧振光信號，其中，基于指定正交分量的相位調(diào)控兩個(gè)本地諧振光信號的強(qiáng)度比例；多模干涉模塊，用于接收待測光信號和本地諧振光生成模塊生成的兩個(gè)本地諧振光信號并基于預(yù)設(shè)方法調(diào)控待測光信號與兩個(gè)諧振光信號的干涉過程，以生成包括第一輸出態(tài)、第二輸出態(tài)、第三輸出態(tài)的三個(gè)輸出態(tài)并輸出所述三個(gè)輸出態(tài)或者所述三個(gè)輸出態(tài)中的指定的兩個(gè)輸出態(tài)，其中，所述本地諧振光、所述待測光信號、所述第一輸出態(tài)、所述第二輸出態(tài)、所述第三輸出態(tài)由其自身對應(yīng)的光模式湮滅算符與光模式產(chǎn)生算符表示；平衡零差探測模塊，用于探測所述多模干涉模塊輸出的多個(gè)輸出態(tài)中的指定兩個(gè)輸出態(tài)的瞬時(shí)光強(qiáng)并將探測到的兩個(gè)瞬時(shí)光強(qiáng)轉(zhuǎn)化為兩個(gè)電壓信號，以及計(jì)算兩個(gè)電壓信號的差值并基于預(yù)先建立的電壓信號差值與待測光信號的正交分量的信息的對應(yīng)關(guān)系獲得待測光信號的指定正交分量的信息。

4、優(yōu)選地，在所述本地諧振光生成模塊中，兩個(gè)本地諧振光信號的相位差為。

5、優(yōu)選地，通過如下方式基于指定正交分量的相位調(diào)控兩個(gè)本地諧振光信號的強(qiáng)度比例：

6、

7、其中，k表示兩個(gè)本地諧振光信號的強(qiáng)度比例，表示指定正交分量的相位。

8、優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)方法被配置為：

9、通過以下方式獲取第一輸出態(tài)、第二輸出態(tài)、第三輸出態(tài)的光模式湮滅算符：

10、

11、其中，、分別表示本地諧振生成模塊生成的兩個(gè)本地諧振光的光模式湮滅算符，表示待測光信號的光模式湮滅算符，、、依次表示由待測光信號與兩個(gè)本地諧振光信號干涉產(chǎn)生第一輸出態(tài)、第二輸出態(tài)、第三輸出態(tài)的光模式湮滅算符，表示預(yù)設(shè)酉矩陣；

12、通過以下方式獲取第一輸出態(tài)、第二輸出態(tài)、第三輸出態(tài)的光模式產(chǎn)生算符：

13、

14、其中，、分別表示本地諧振生成模塊生成的兩個(gè)本地諧振光的光模式產(chǎn)生算符，表示待測光信號的光模式湮滅算符，、、依次表示由待測光信號與兩個(gè)本地諧振光信號干涉產(chǎn)生的第一輸出態(tài)、第二輸出態(tài)、第三輸出態(tài)的光模式產(chǎn)生算符，表示預(yù)設(shè)酉矩陣的共軛矩陣。

15、優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)酉矩陣被配置為：

16、

17、其中，表示x軸的旋轉(zhuǎn)角度，表示y軸的旋轉(zhuǎn)角度，表示z軸的旋轉(zhuǎn)角度。

18、優(yōu)選地，所述x軸的旋轉(zhuǎn)角度配置為，所述y軸的旋轉(zhuǎn)角度配置為，所述z軸的旋轉(zhuǎn)角度配置為。

19、優(yōu)選地，所述多模干涉模塊被配置為3*3或3*2多模干涉儀，當(dāng)所述多模干涉模塊被配置為3*3多模干涉儀時(shí)，該多模干涉模塊輸出第一輸出態(tài)、第二輸出態(tài)、第三輸出態(tài)，當(dāng)所述多模干涉模塊被配置為3*2多模干涉儀時(shí)，該多模干涉模塊輸出第一輸出態(tài)、第二輸出態(tài)。

20、優(yōu)選地，所述平衡零差探測模塊被配置為：探測所述多模干涉模塊輸出的第一輸出態(tài)、第二輸出態(tài)。

21、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有如本發(fā)明第一方面中任一所述裝置。

22、根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提出一種電子設(shè)備，所述設(shè)備上配置有如本發(fā)明第一方面中任一所述裝置以獲取待測光信號的指定正交分量的信息。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

24、本發(fā)明提出的基于強(qiáng)度調(diào)制的平衡零差探測裝置采用強(qiáng)度調(diào)制的方式控制兩個(gè)本地諧振光的強(qiáng)度比例以獲取待測光信號的不同正交分量信息，由于強(qiáng)度調(diào)制相較于相位調(diào)制對探測環(huán)境穩(wěn)定性要求較低且實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度調(diào)制所需的設(shè)備成本更低、穩(wěn)定性更高，因此，本發(fā)明提出的平衡零差探測裝置結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性高以及探測結(jié)果準(zhǔn)確度高并且不易受探測環(huán)境影響。