量子光-声模式混合器原理

模式混合器是光学实验中常见的元件,一个简单的例子是分束器,它实现两个不同的光场模式之间的混合,随着量子光学中量子非破坏性(Quantum non-demolition,简称QND)测量的深入研究,分束器的作用越发重要,同时,不同自由度的运动的耦合也越来越受到重视。本文报道的是一种光-声的量子模式混合器(Optic-Acoustic mode-Combiner;简称OAC),其原理是基于受激Brillouin散射(Stimulated Brillouin scatering,简称SBS)过程中声波模和其相应的散射光模间所建立的量子相干性。这一量子相干性的根源在于:在受激Brillouin散射过程中,强泵浦光场会同时激发出一个散射光子和相应的声子。正是这种非线性过程提供了所需的量子相干性。图1中(a~(in),b~(out))分别是光场和声场的消灭算符,上标in和out表示输入模和输出模。 我们发现OAC与分束器间有许多相似之处。例如,分束器可以通过输入压缩光场实现对另一输入光场的QND