置零型高靈敏度偏振儀的實驗研究.pdf

1、上個世紀(jì)量子電動力學(xué)預(yù)言存在真空雙折射效應(yīng)，盡管現(xiàn)存的相關(guān)實驗裝置正朝著證實這個預(yù)言努力，但是這一預(yù)言一直缺乏直接的實驗結(jié)果來證實。高靈敏度的偏振儀系統(tǒng)可實現(xiàn)對極端微弱的光學(xué)旋角的精密測量，其是檢驗真空雙折射效應(yīng)的關(guān)鍵實驗裝置之一。研制高靈敏度偏振儀對探索新物理意義重大?；谝陨衔锢肀尘?，我們開展了高靈敏度偏振儀的實驗研究。
　　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題，在深入研究了實驗中的系統(tǒng)誤差和限制偏振儀靈敏

2、度的噪聲來源后，本文提出無信號調(diào)制的高靈敏度置零型偏振儀的實驗方案。該實驗方案利用波片對偏振棱鏡因有限消光比引入的干擾光進行偏振操控，并結(jié)合自行研制的低噪聲平衡探測器系統(tǒng)，對偏振矢量進行相干外差式定向探測，有效降低了消光比對偏振儀靈敏度的限制。該方案實現(xiàn)效果：（1）對攜帶極端微弱旋光角度信息的線性放大，且不需要對旋光角施加調(diào)制；（2）利用相干光外差的優(yōu)秀的模式過濾能力，選擇特定的光偏振態(tài)進行相干探測，實現(xiàn)對光學(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，避開低頻處的較高的噪聲。
　　通過搭建的實驗裝置，偏振儀實現(xiàn)無需通過調(diào)制旋光角就可對1Hz的準(zhǔn)靜態(tài)微弱光學(xué)旋角進行測量。偏振儀在激光單次通過一對普通的商業(yè) Glan-Taylor棱鏡時，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)和相干光外差探測技術(shù)結(jié)合的偏振儀與不對光偏振態(tài)實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量級。為今后檢驗真空