干涉儀廣泛應(yīng)用于各種高空間分辨率成像技術(shù),以擴大衍射極限。然而,傳統(tǒng)的干涉測量方法,只有在光子具有相同波長時才有效。
中國科學(xué)院中國科學(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)搭建了一個彩色強度干涉儀,成功測量了兩個距離非常接近但波長不同的激光源。這項研究發(fā)表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。
2016年,諾貝爾獎獲得者Frank Wilczek和他的同事們在理論上提出,通過引入一種基于頻率轉(zhuǎn)換為強度干涉儀的顏色擦除探測器,不同波長的光子可以進(jìn)入探測器干涉并提取相位信息。這種新技術(shù)被命名為色強度干涉測量法(chromatic intensity interferometry)。
隨后,潘建偉教授團(tuán)隊利用濟南量子技術(shù)研究所研制的PPLN波導(dǎo),構(gòu)建了單光子探測器。在此基礎(chǔ)上,他們在實驗室中演示了強度干涉技術(shù)。
為了驗證色強干涉術(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驗。他們利用兩個不同波長的泵浦激光器(分別為1063.6 nm和1064.4 nm)泵浦一對平行的PPLN波導(dǎo),實現(xiàn)了不能區(qū)分1063.6 nm和1064.4 nm光子的彩色擦除探測器。
利用這兩個探測器,他們安裝了兩個望遠(yuǎn)鏡,來建造一個基線長度為80厘米的強度干涉儀。他們用望遠(yuǎn)鏡在1.43 km的距離上測量了兩個相距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,來獲得兩個激光源之間的角距離。
令人驚訝的是,該結(jié)果超過了單臺望遠(yuǎn)鏡的衍射極限約40倍,證明了色強干涉法具有更高的空間分辨率。
未來,通過多波長設(shè)置,該技術(shù)有望將強度干涉術(shù)的應(yīng)用擴展到天文觀測、空間遙感、空間碎片檢測等多個領(lǐng)域。