低频非经典光场的产生及其在引力波探测中的应用

至今为止，压缩态光场在量子测量中的应用大多局限于对兆赫兹信号信噪比的改进。由于低频压缩光的产生难度大，对于声频段甚至次声频段信号的测量较少有实验报道。而这一频段的压缩光对于诸如引力波探测等研究具有重要意义。本项目提出采用双频激光干涉仪与高频压缩光相结合的方法对低频信号进行探测。预研究表明本方法可以利用压缩光高频段的压缩特性对低频段进行亚散粒噪声探测，可测信号的频率不再受压缩光中低频噪声的限制，从而大大扩展了高频压缩光的测量频段，而且相对于低频压缩的产生，实验难度也大大降低了。本方案不仅在引力波探测方面具有重要意义，而且对于利用压缩光改进测量精度具有普遍价值，同时也为超低频非经典光场的产生提供了一种新方法。本项目将从理论上继续分析这一方案在现有的各种引力波探测方案中的效用，同时建立一个引力波探测激光干涉仪模拟实验装置，并研究本方案在低频信号测量和超低频非经典光场产生中的应用。

压缩态在光场引力波探测、磁场测量等领域具有潜在的应用价值。相对于高频段（MHz）而言，低频段的压缩态的产生更容易受到外界环境噪声的干扰而不易被观察到。本项目利用全固化单频倍频Nd:YVO4/KTP激光器和双波长共振的光学参量振荡器(OPO)制备了分析频率低至3kHz的压缩态光场。采用泵浦光和基频光都共振的双共振腔型设计，腔长锁定在泵浦光的透射风上。输出光场用平衡零拍探测方法探测，直接观察到的压缩度约为2dB。