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色強干涉術獲驗證!高空間分辨率干涉測量技術進入多波長時代

2021-09-22
來源:光電資訊
關鍵詞: 色強干涉 分辨率

  干涉儀廣泛應用于各種高空間分辨率成像技術,以擴大衍射極限。然而,傳統的干涉測量方法,只有在光子具有相同波長時才有效。

  中國科學院中國科學技術大學(USTC)的研究人員,用周期性極化鈮酸鋰波導(PPLN)搭建了一個彩色強度干涉儀,成功測量了兩個距離非常接近但波長不同的激光源。這項研究發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。

  2016年,諾貝爾獎獲得者Frank Wilczek和他的同事們在理論上提出,通過引入一種基于頻率轉換為強度干涉儀的顏色擦除探測器,不同波長的光子可以進入探測器干涉并提取相位信息。這種新技術被命名為色強度干涉測量法(chromatic intensity interferometry)。

  隨后,潘建偉教授團隊利用濟南量子技術研究所研制的PPLN波導,構建了單光子探測器。在此基礎上,他們在實驗室中演示了強度干涉技術。

  為了驗證色強干涉術的高空間分辨率成像,研究人員進行了一系列的野外實驗。他們利用兩個不同波長的泵浦激光器(分別為1063.6 nm和1064.4 nm)泵浦一對平行的PPLN波導,實現了不能區分1063.6 nm和1064.4 nm光子的彩色擦除探測器。

  利用這兩個探測器,他們安裝了兩個望遠鏡,來建造一個基線長度為80厘米的強度干涉儀。他們用望遠鏡在1.43 km的距離上測量了兩個相距4.2 mm的激光源之間的距離,提出了一種相位擬合(phase fitting)的方法,來獲得兩個激光源之間的角距離。

  令人驚訝的是,該結果超過了單臺望遠鏡的衍射極限約40倍,證明了色強干涉法具有更高的空間分辨率。

  未來,通過多波長設置,該技術有望將強度干涉術的應用擴展到天文觀測、空間遙感、空間碎片檢測等多個領域。




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