多次穿过的超稳干涉仪及其高精度测量相位的方法

摘要

一种多次穿过的超稳干涉仪及其高精度测量相位的方法，设计了一个具有超稳结构的干涉仪，给出了在两束光中，一束穿过相移器(它的作用是产生一未知的相移φ)多次(即q次，q≥2)而获得相移qMφ，而另一束光不穿过相移器，但两束光在全过程中的相对光程(光程差)保持超稳定(即在子波纳米级范围内稳定)，对这未知的相位φ进行高精度测量。使用这种超稳干涉仪，利用单光子(M＝1)、M纠缠光子或时间上可区分的光子穿过相移器多次都可提高相位测量精度，并可打破标准量子极限。干涉仪简单可行，光程差超稳定：使用单光子、M纠缠光子和时间上可区分的光子多次穿过，都可提高测量精度，并打破标准量子极限。

主权项

一种多次穿过的超稳干涉仪，包括一个束分器(BS)和第一单面平面镜(1)、第二单面平面镜(2)、第三单面平面镜(3)置于水平面上，以及固定在竖直面内的具有四次(即q＝4)穿过相移器(PS)超稳结构的光学元件，其特征在于：所述光学元件包括与光轴呈45°角的双面平面镜(A)、第四单面平面镜(B)、第五单面平面镜(C)、第六单面平面镜(D)、第七单面平面镜(E)、第八单面平面镜(F)、第九单面平面镜(G)、第十单面平面镜(H)和第十一单面平面镜(I)，具体的光路结构如下：光由输入点a和输入点b输入，就是以模a和模b分别为输入点a和输入点b输入相应的光子，并经过束分器(BS)作用后，一部分光称为模d，向里到达第一单面平面镜(1)，向右第1次穿过相移器(PS)而到达双面平面镜(A)的上表面，向上到第十一单面平面镜(I)，水平向左第2次穿过相移器(PS)而到达第十单面平面镜(H)，之后，向上到第九单面平面镜(G)，向右第3次穿过相移器(PS)而到达第八单面平面镜(F)，向上到第七单面平面镜(E)，向左第4次穿过相移器(PS)而到达第六单面平面镜(D)，向下到第五单面平面镜(C)，向右到第四单面平面镜(B)，向上到双面平面镜(A)的下表面，向右到达第二单面平面镜(2)，向外到达第三单面平面镜(3)，向左再一次入射到束分器(BS)；另一部分光称为模c，向右到达第三单面平面镜(3)，向里到达第二单面平面镜(2)，向左到双面平面镜(A)的下表面，向下到达第四单面平面镜(B)，向左到第五单面平面镜(C)，向上到达第六单面平面镜(D)，向右不穿过相移器(PS)而到第七单面平面镜(E)，向下到达第八单面平面镜(F)，向左不穿过相移器(PS)到第九单面平面镜(G)，向下到第十单面平面镜(H)，向右不穿过相移器(PS)到第十一单面平面镜(I)，向下到达双面平面镜(A)的上表面，向左不穿过相移器 (PS)而到第一单面平面镜(1)，向外再一次入射到束分器(BS)；光4次穿过相移器(PS)后，可确保模c和模d光程差稳定在纳米级范围，上述再次到达束分器(BS)的两束光，经过束分器(BS)作用后，向左输出的光为模e，向下输出的光为模f。