Использование сжатого (субпуассоновского) состояния света при фото детектировании слабого сигнала с его предусилением

摘要

Предложена схема интерферометра-усилителя оптического сигнала, используемого для усиления слабого оптического сигнала с целью его последующего фотодетектирования. Данная схема позволяет при значительном усилении измеряемого сигнала сохранять его квантово-статистические характеристики (идеальное усиление), а также при определённых условиях улучшать их. Двухмодовое сжатое состояние света, создаваемое при четырёхволновом смешении, которое используется для усиления сигнала, может преобразовываться в неклассическое состояние выходящего поля, сжатое по числу фотонов. Схема обладает свойством фазовой чувствительности при усилении входного когерентного сигнала. Показано, что в случае некогерентного входного сигнала со средним числом фотонов () ～1) процесс усиления не вносит дополнительного квантового шума при сколь угодно большом усилении сигнала. Предложена также схема каскадного усиления слабого сигнала () ～1) в когерентном состоянии, создающего усиленный сигнал в сжатом по числу фотонов субпуассоновском состоянии, использование которой позволяет проводить фотодетектирование с высоким разрешением слабых и ультраслабых оптических сигналов.