干涉儀廣泛應(yīng)用于各種高空間分辨率成像技術(shù),以擴(kuò)大衍射極限。然而,傳統(tǒng)的干涉測(cè)量方法,只有在光子具有相同波長(zhǎng)時(shí)才有效。
中國(guó)科學(xué)院中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)(USTC)的研究人員,用周期性極化鈮酸鋰波導(dǎo)(PPLN)搭建了一個(gè)彩色強(qiáng)度干涉儀,成功測(cè)量了兩個(gè)距離非常接近但波長(zhǎng)不同的激光源。這項(xiàng)研究發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)上。
2016年,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Frank Wilczek和他的同事們?cè)诶碚撋咸岢觯ㄟ^引入一種基于頻率轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度干涉儀的顏色擦除探測(cè)器,不同波長(zhǎng)的光子可以進(jìn)入探測(cè)器干涉并提取相位信息。這種新技術(shù)被命名為色強(qiáng)度干涉測(cè)量法(chromatic intensity interferometry)。
隨后,潘建偉教授團(tuán)隊(duì)利用濟(jì)南量子技術(shù)研究所研制的PPLN波導(dǎo),構(gòu)建了單光子探測(cè)器。在此基礎(chǔ)上,他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中演示了強(qiáng)度干涉技術(shù)。
為了驗(yàn)證色強(qiáng)干涉術(shù)的高空間分辨率成像,研究人員進(jìn)行了一系列的野外實(shí)驗(yàn)。他們利用兩個(gè)不同波長(zhǎng)的泵浦激光器(分別為1063.6 nm和1064.4 nm)泵浦一對(duì)平行的PPLN波導(dǎo),實(shí)現(xiàn)了不能區(qū)分1063.6 nm和1064.4 nm光子的彩色擦除探測(cè)器。
利用這兩個(gè)探測(cè)器,他們安裝了兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡,來建造一個(gè)基線長(zhǎng)度為80厘米的強(qiáng)度干涉儀。他們用望遠(yuǎn)鏡在1.43 km的距離上測(cè)量了兩個(gè)相距4.2 mm的激光源之間的距離,提出了一種相位擬合(phase fitting)的方法,來獲得兩個(gè)激光源之間的角距離。
令人驚訝的是,該結(jié)果超過了單臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的衍射極限約40倍,證明了色強(qiáng)干涉法具有更高的空間分辨率。
未來,通過多波長(zhǎng)設(shè)置,該技術(shù)有望將強(qiáng)度干涉術(shù)的應(yīng)用擴(kuò)展到天文觀測(cè)、空間遙感、空間碎片檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。