置零型高靈敏度偏振儀的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、上個(gè)世紀(jì)量子電動(dòng)力學(xué)預(yù)言存在真空雙折射效應(yīng)，盡管現(xiàn)存的相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置正朝著證實(shí)這個(gè)預(yù)言努力，但是這一預(yù)言一直缺乏直接的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)證實(shí)。高靈敏度的偏振儀系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)極端微弱的光學(xué)旋角的精密測(cè)量，其是檢驗(yàn)真空雙折射效應(yīng)的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)裝置之一。研制高靈敏度偏振儀對(duì)探索新物理意義重大?；谝陨衔锢肀尘?，我們開(kāi)展了高靈敏度偏振儀的實(shí)驗(yàn)研究。
　　為解決置零型偏振儀靈敏度受到光學(xué)元件消光比因素的限制問(wèn)題，在深入研究了實(shí)驗(yàn)中的系統(tǒng)誤差和限制偏振儀靈敏

2、度的噪聲來(lái)源后，本文提出無(wú)信號(hào)調(diào)制的高靈敏度置零型偏振儀的實(shí)驗(yàn)方案。該實(shí)驗(yàn)方案利用波片對(duì)偏振棱鏡因有限消光比引入的干擾光進(jìn)行偏振操控，并結(jié)合自行研制的低噪聲平衡探測(cè)器系統(tǒng)，對(duì)偏振矢量進(jìn)行相干外差式定向探測(cè)，有效降低了消光比對(duì)偏振儀靈敏度的限制。該方案實(shí)現(xiàn)效果：（1）對(duì)攜帶極端微弱旋光角度信息的線性放大，且不需要對(duì)旋光角施加調(diào)制；（2）利用相干光外差的優(yōu)秀的模式過(guò)濾能力，選擇特定的光偏振態(tài)進(jìn)行相干探測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)殘余干擾的抑制；（3）將攜

3、帶極端微弱的旋光角信息從低頻移到高頻探測(cè)，避開(kāi)低頻處的較高的噪聲。
　　通過(guò)搭建的實(shí)驗(yàn)裝置，偏振儀實(shí)現(xiàn)無(wú)需通過(guò)調(diào)制旋光角就可對(duì)1Hz的準(zhǔn)靜態(tài)微弱光學(xué)旋角進(jìn)行測(cè)量。偏振儀在激光單次通過(guò)一對(duì)普通的商業(yè) Glan-Taylor棱鏡時(shí)，靈敏度約為7×10-9rad/Hz1-2，接近散粒噪聲極限。利用光偏振態(tài)的操控技術(shù)和相干光外差探測(cè)技術(shù)結(jié)合的偏振儀與不對(duì)光偏振態(tài)實(shí)施操控的偏振儀相比，前者在1Hz頻段的靈敏度提高了約兩個(gè)量級(jí)。為今后檢驗(yàn)真空