研究人员揭示了光学相位放大的新机制

图：实验设置示意图。来源：Light: Science & Applications (2022).DOI:10.1038/s41377-022-01003-3

       最近，由中国科学院中国科学技术大学Prof. Guo Guangcan, Prof. Shi Baosen and Prof. Zhou Zhiyuan领导的研究团队实现了谐波辅助光学相位放大器。这项工作发表在《Light: Science & Applications》上。

       在现代物理学中，相位变化是干涉过程中物理量测量的重要参数。为了提高测量精度，放大相对相位是一种很有潜力的途径。此前，量子光学研究人员倾向于利用多光子数和路径纠缠态。不幸的是，这种方法在准备和测量方面面临困难。需要新的原理来放大光学相位。

       在之前基于非线性效应的光学干涉研究中，研究人员发现叠加的轨道角动量模式之间的相对相位将加倍。受这一发现的启发，他们假设并验证了在非线性过程中，相位也可以基于其他自由度加倍，级联可以帮助实现这种加倍。

       在三波混频过程中，湮灭两个基波波长的光子会产生一个二次谐波波长的光子。由两个光子携带的相位信息可以相干地传递到所创建的光子，以便相位被放大。原则上，通过循环和级联过程，相位可以放大到任何整数倍。

       他们进一步证明，该原理与波长无关，为通过循环将相位放大更多倍奠定了基础。

       通过级联和循环，研究人员能够用更强烈的激光实现更多倍的相位放大，这一原理将在未来应用于光学精密测量。

[1] Wu-Zhen Li et al, Harmonics-assisted optical phase amplifier, Light: Science & Applications (2022). DOI: 10.1038/s41377-022-01003-3