本實(shí)用新型涉及提高光束信噪比的技術(shù)，具體涉及一種基于銣池級(jí)聯(lián)四波混頻提高光束強(qiáng)度與信噪比的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，高品質(zhì)量子光束已成為量子通信和精密測(cè)量必不可少的組成部分。提高光束信噪比，放大光束強(qiáng)度是獲得高品質(zhì)量子光束的很重要的一部分。提高輸入信噪比的現(xiàn)有措施包括：1)利用信號(hào)調(diào)制及選頻技術(shù)可抑制噪聲的引入，噪聲的大小與電路的頻帶寬度成正比，因此放大器應(yīng)采用帶寬盡可能窄的選頻放大器或鎖相放大器；2)另外也可將器件制冷，減小熱發(fā)射，降低產(chǎn)生-復(fù)合噪聲。3)采用半導(dǎo)體制冷、杜瓦瓶液態(tài)氣體制冷或?qū)Ｓ弥评錂C(jī)制冷；4)采用最佳條件下的偏置電路，也可使信噪比(S/N)最大。這些方案都具有易受環(huán)境影響，手段較為復(fù)雜，難以具有集成等特點(diǎn)。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中易受環(huán)境影響及實(shí)現(xiàn)手段復(fù)雜等缺陷，本實(shí)用新型提出了一種新的基于銣池級(jí)聯(lián)四波混頻提高光束強(qiáng)度與信噪比的系統(tǒng)。本系統(tǒng)可用于提高信噪比，放大光束強(qiáng)度。相對(duì)于現(xiàn)有單個(gè)銣池的相位敏感級(jí)聯(lián)四波混頻系統(tǒng)，本系統(tǒng)在相同相位條件下放大倍數(shù)更大，且解決了原相位不敏感的四波混頻系統(tǒng)無(wú)法提高光束信噪比的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提出了一種基于銣池級(jí)聯(lián)四波混頻提高光束強(qiáng)度與信噪比的系統(tǒng)，包括：第一銣池、第二銣池、第一分束器、第二分束器、第三分束器、第四分束器、探測(cè)光發(fā)生器、第一共軛光發(fā)生器、第一泵浦光發(fā)生器、第二共軛光發(fā)生器和第二泵浦光發(fā)生器；所述探測(cè)光發(fā)生器發(fā)射的探測(cè)光依次經(jīng)過(guò)所述第一分束器、第一銣池、第二分束器、第三分束器、第二銣池和第四分束器；所述第一共軛光發(fā)生器發(fā)射的第一共軛光依次經(jīng)過(guò)所述第一分束器、第一銣池、第二分束器，與所述探測(cè)光在所述第一銣池內(nèi)匯聚；所述第一泵浦光發(fā)生器發(fā)射的第一泵浦光經(jīng)過(guò)所述第一分束器反射入所述第一銣池，與所述探測(cè)光及所述第一共軛光在所述第一銣池內(nèi)匯聚后，經(jīng)所述第二分束器反射；所述第二共軛光發(fā)生器發(fā)射的第二共軛光依次經(jīng)過(guò)所述第三分束器、第二銣池、第四分束器，與所述探測(cè)光在所述第二銣池內(nèi)匯聚；所述第二泵浦光發(fā)生器發(fā)射的第二泵浦光經(jīng)過(guò)所述第三分束器反射入所述第二銣池，與所述探測(cè)光及所述第二共軛光在所述第二銣池內(nèi)匯聚后，經(jīng)所述第四分束器反射。

本實(shí)用新型提出的所述基于銣池級(jí)聯(lián)四波混頻提高光束強(qiáng)度與信噪比的系統(tǒng)中，所述探測(cè)光及所述第一共軛光在所述第一銣池內(nèi)以7mrad的夾角交叉匯聚。

本實(shí)用新型提出的所述基于銣池級(jí)聯(lián)四波混頻提高光束強(qiáng)度與信噪比的系統(tǒng)中，所述探 測(cè)光及所述第二共軛光在所述第二銣池內(nèi)7mrad的夾角交叉匯聚。

本實(shí)用新型提出的所述基于銣池級(jí)聯(lián)四波混頻提高光束強(qiáng)度與信噪比的系統(tǒng)中，所述探測(cè)光、所述第一共軛光及所述第二共軛光的強(qiáng)度相同。

本實(shí)用新型提出的所述基于銣池級(jí)聯(lián)四波混頻提高光束強(qiáng)度與信噪比的系統(tǒng)中，所述第一銣池和所述第二銣池的強(qiáng)度增益為3。

本實(shí)用新型提出的所述基于銣池級(jí)聯(lián)四波混頻提高光束強(qiáng)度與信噪比的系統(tǒng)中，所述第一銣池和所述第二銣池的相位為0或2π。

本實(shí)用新型提出的所述基于銣池級(jí)聯(lián)四波混頻提高光束強(qiáng)度與信噪比的系統(tǒng)中，所述探測(cè)光、所述第一共軛光、所述第一泵浦光、所述第二共軛光和所述第二泵浦光均為相干光。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型利用兩個(gè)級(jí)聯(lián)的相位敏感四波混頻過(guò)程產(chǎn)生三光束，只有探測(cè)光貫穿了整個(gè)系統(tǒng)，若以探測(cè)光為例分析，在該系統(tǒng)兩個(gè)銣池相互作用的相位處于0、2π時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)干涉相長(zhǎng)，可以放大光束強(qiáng)度與光束信噪比，獲得約45倍注入光強(qiáng)度與約2.8倍的信噪比光束。本實(shí)用使用激光作為光源，且注入的探測(cè)光與共軛光強(qiáng)度一致，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于集成與操控等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)的光路圖。

圖2是本系統(tǒng)的探測(cè)光的有效增益示意圖。

圖3是本系統(tǒng)的噪聲圖倒數(shù)示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合以下具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施本實(shí)用新型的過(guò)程、條件、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專門(mén)提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)，本實(shí)用新型沒(méi)有特別限制內(nèi)容。

圖1顯示的是本實(shí)用新型基于銣池級(jí)聯(lián)四波混頻提高光束強(qiáng)度與信噪比的系統(tǒng)的光路圖。本系統(tǒng)包括：第一銣池1、第二銣池2、第一分束器31、第二分束器32、第三分束器33、第四分束器34、探測(cè)光發(fā)生器4、第一共軛光發(fā)生器5、第一泵浦光發(fā)生器6、第二共軛光發(fā)生器7和第二泵浦光發(fā)生器8。

其中，探測(cè)光發(fā)生器4發(fā)射的探測(cè)光和第一共軛光注入第一銣池1并在其中和第一泵浦光以較小的夾角(該夾角以能夠?qū)崿F(xiàn)四波混頻為宜，本實(shí)施例以7mrad夾角為例)度交叉匯聚到一起。

接著，再將探測(cè)光注入第二銣池2，并且另外注入第二泵浦光和第二共軛光，最后輸出探測(cè)光和第二共軛光。注入第二銣池2的探測(cè)光及注入第一銣池1的探測(cè)光，均和第一共軛 光強(qiáng)度相同。第一銣池1、第二銣池2前后都加了第一分束器31、第二分束器32、第三分束器33、第四分束器34，以改變第一泵浦光和第二泵浦光的方向。

由于探測(cè)光貫穿了整個(gè)系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)，因此以下具體分析探測(cè)光的強(qiáng)度及信噪比變化。

注入第二銣池2的探測(cè)光及注入第一銣池1的探測(cè)光，均和第一共軛光強(qiáng)度相同。第一銣池1和第二銣池2的強(qiáng)度增益均為3，來(lái)得到如圖2和圖3顯示的探測(cè)光的有效增益和噪聲圖隨著兩個(gè)銣池中相互作用相位的變化。其中，圖2是系統(tǒng)中探測(cè)光的有效增益，也就是輸出探測(cè)光強(qiáng)度比上輸入探測(cè)光強(qiáng)度。圖3是系統(tǒng)中探測(cè)光的噪聲圖倒數(shù)，也就是輸出探測(cè)光信噪比比上輸入探測(cè)光信噪比。是指第一個(gè)銣池相互作用的相位，是指第二個(gè)銣池相互作用的相位。其中，有效增益是隨著兩個(gè)銣池相互作用相位的變化而變化。在兩銣池相位接近0、2π時(shí)，有效增益最大，輸出探測(cè)光強(qiáng)度約為輸入探測(cè)光強(qiáng)度的45倍。以上強(qiáng)度增益、相位均以能夠?qū)崿F(xiàn)本四波混頻為宜，本實(shí)用新型的技術(shù)方案包括但不僅限于上述強(qiáng)度增益和相位的具體數(shù)值。

根據(jù)四波混頻原理及上述實(shí)驗(yàn)條件，經(jīng)過(guò)第一銣池1和第二銣池2后探針光功率將被放大45倍，同時(shí)新產(chǎn)生一束共軛光，探針光與共軛光對(duì)稱分布于泵浦光的兩側(cè)，滿足相位匹配條件，使用分束器消去大部分泵浦光。

本實(shí)用新型的保護(hù)內(nèi)容不局限于以上實(shí)施例。在不背離實(shí)用新型構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點(diǎn)都被包括在本實(shí)用新型中，并且以所附的權(quán)利要求書(shū)為保護(hù)范圍。