色强干涉术获验证!高空间分辨率干涉测量技术进入多波长时代

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干涉仪广泛应用于各种高空间分辨率成像技术,以扩大衍射极限。然而,传统的干涉测量方法,只有在光子具有相同波长时才有效。

中国科学院中国科学技术大学(USTC)的研究人员,用周期性极化铌酸锂波导(PPLN)搭建了一个彩色强度干涉仪,成功测量了两个距离非常接近但波长不同的激光源。这项研究发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。

2016年,诺贝尔奖获得者Frank Wilczek和他的同事们在理论上提出,通过引入一种基于频率转换为强度干涉仪的颜色擦除探测器,不同波长的光子可以进入探测器干涉并提取相位信息。这种新技术被命名为色强度干涉测量法(chromatic intensity interferometry)。

随后,潘建伟教授团队利用济南量子技术研究所研制的PPLN波导,构建了单光子探测器。在此基础上,他们在实验室中演示了强度干涉技术。

为了验证色强干涉术的高空间分辨率成像,研究人员进行了一系列的野外实验。他们利用两个不同波长的泵浦激光器(分别为1063.6 nm和1064.4 nm)泵浦一对平行的PPLN波导,实现了不能区分1063.6 nm和1064.4 nm光子的彩色擦除探测器。

利用这两个探测器,他们安装了两个望远镜,来建造一个基线长度为80厘米的强度干涉仪。他们用望远镜在1.43 km的距离上测量了两个相距4.2 mm的激光源之间的距离,提出了一种相位拟合(phase fitting)的方法,来获得两个激光源之间的角距离。

令人惊讶的是,该结果超过了单台望远镜的衍射极限约40倍,证明了色强干涉法具有更高的空间分辨率。

未来,通过多波长设置,该技术有望将强度干涉术的应用扩展到天文观测、空间遥感、空间碎片检测等多个领域。

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