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原文传递基于保偏耦合器分光的量子弱测量系统及方法

专利名称：	基于保偏耦合器分光的量子弱测量系统及方法
摘要：	基于保偏耦合器分光的量子弱测量系统及方法，系统包括SLD光源、光隔离器、保偏耦合器、待测溶液池、标准溶液池、反射镜以及光谱仪；SLD光源发射激光束，激光束经过光隔离器后通过保偏耦合器进行前选择并分成两路光。测量臂、参考臂的光束分别经过待测溶液池、标准溶液池后出射，出射光受到第一、第二反射镜反射后再次经过待测溶液池、标准溶液池，以此引入相位差，最终返回保偏耦合器进行后选择，耦合的出射光由光谱仪接收并进行中心波长分析。本发明可以降低环境(如杂光、颗粒散射等)对系统的干扰，检测更准确灵敏；利用保偏耦合器，将输入信号以极高的比例分开或者耦合，使投影到后选择态的光强趋于零实现前后选择态的正交，相较于通过偏振垂直的方式，本系统消光比更高，弱值放大作用更显著。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江工业大学
发明人：	李东梅;何正才;叶震辉;戴天祥
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-08T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202310991842.7
公开号：	CN117110246A
代理机构：	杭州天正专利事务所有限公司
代理人：	王兵;杨东炜
分类号：	G01N21/41;G01N21/01;G01N21/03;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/41;G01N21/01;G01N21/03
申请人地址：	310014 浙江省杭州市拱墅区潮王路18号
主权项：	1.基于保偏耦合器分光的量子弱测量系统，其特征在于：包括SLD光源(1)、光隔离器(2)、保偏耦合器(3)、待测溶液池(4)、标准溶液池(5)、第一反射镜(6)、第二反射镜(7)和光谱仪(8)；所述保偏耦合器(3)具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；所述SLD光源(1)发射的激光束经过光隔离器(2)后进入保偏耦合器(3)的第一端口，保偏耦合器(3)进行前选择并将入射的激光束分为两路光束，分别从保偏耦合器(3)的第二端口和第三端口输出，将第二端口输出的光束作为参考臂光束，第三端口输出的光束作为测量臂光束；所述测量臂光束和参考臂光束分别经过待测溶液池(4)和标准溶液池(5)出射，产生相位差；所述测量臂光束经过待测溶液池(4)后出射，出射光被第一反射镜(6)反射再次经过待测溶液池(4)返回保偏耦合器(3)的第三端口；所述参考臂光束经过标准溶液池(5)出射，出射光被第二反射镜(7)反射再次经过标准溶液池(5)返回保偏耦合器(3)的第二端口；即测量臂光束和参考臂光束在经过待测溶液池(4)和标准溶液池(5)后，分别被第一反射镜(6)、第二反射镜(7)反射，并再次经过待测溶液池(4)和标准溶液池(5)返回至保偏耦合器(3)后进行后选择，同时返回至保偏耦合器(3)的测量臂光束和参考臂光束被耦合到第四端口，第四端口出射的光由光谱仪(8)接收并进行中心波长分析，分析测量光谱的中心波长移动量，反向求解溶液的折射率差，进而求得测量臂溶液的折射率，根据溶液浓度和折射率的关系，对溶液浓度进行检测。 2.如权利要求1所述的基于保偏耦合器分光的量子弱测量系统，其特征在于：所述SLD光源(1)发射的激光束为中心波长为830nm的宽带光，宽带光的带宽≥20nm。 3.基于权利要求1或2所述的基于保偏耦合器分光的量子弱测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，定义通过第一端口、第二端口和第四端口的路径态为通过第一端口、第三端口和第四端口的路径态为/>第一端口至第二端口与第一端口至第三端口两条路径的分光比为a2：b2，第二端口至第四端口与第三端口至第四端口两条路径的分光比为b2：a2；同时a2+b2≈1；步骤2，将光束经过第一端口作为前选择，则系统前选择态表示为：系统算子：系统参考臂和测量臂间引入的相位差为：其中λ0为激光中心波长，l为液体池的纵向长度，Δn为参考臂和测量臂上溶液的折射率差，x为系统不可避免的初始相位差；步骤3，光束经过第四端口为后选择，系统的后选择态为：根据弱值的定义，求得弱值：利用弱测量理论并代入系统相位差，得到光谱中心波长的移动量：其中Δλ为激光带宽。
所属类别：	发明专利