精密测量：双光梳干涉仪测量中的相位相关压缩
在双梳干涉测量中，相位是一个关键参数，以下是其核心要点：
相位的定义与来源
相位与测量信息的关系
距离测量：在双梳测距中，相位差与光程差直接相关，通过测量 Δϕ可计算距离，精度可达纳米级。
光谱分析：在双梳光谱学中，相位随频率变化，可揭示样品的吸收、色散等特性，用于分子指纹识别、气体浓度测量等。
表面形貌测量：在双梳全息术中，相位图反映物体表面的高度变化，通过相位展开算法可重建三维形貌。
相位测量与处理
时域干涉图分析：探测器记录干涉信号随时间的变化，通过傅里叶变换将时域信号转换为频域，提取各梳齿的相位信息。
相位展开：由于相位具有 2π 模糊性，需通过多频相位展开或算法（如最小 L1 范数）消除模糊，恢复真实相位。
噪声抑制：量子噪声、探测器噪声等会影响相位精度，可通过量子压缩技术、相干累积等方法降低噪声，提高相位测量信噪比。
相位稳定性与校准
总之，相位在双梳干涉测量中是连接光波物理特性与测量目标的核心桥梁，通过精确测量和处理相位信息，可实现高精度距离测量、光谱分析、表面形貌重建等应用。
尽管频率梳在超精密光学计量中发挥着重要作用，但利用脉冲压缩光源进行光频梳干涉测量的研究进展却十分有限。美国University of Colorado Boulder团队与加拿大Université Laval团队一起在《PRL》发表重磅成果。此次研究团队引入了双光梳干涉仪（DCI）作为量子计量学的有效工具，并利用该技术表征了两个独立光梳的脉冲压缩的相位依赖性。通过精准调控两光梳的相对相位，在干涉图交替过零点观测到显著的量子噪声压缩，最大值达到3.8±0.2 dB。基于此，研究团队实现了任意扫描量子光梳和相干态光梳之间的相对相位。用双光梳扫描代替压电换能或电光调制产生的微分光程变化，可以实现具有长任意相位延迟的高速时间可编程量子测量。
实验中，为了实现光位移操作，我们将两个交叉偏振梳注入到 PM-HNLF 中。研究人员将两台重复频率1 GHz的掺铒光梳（中心波长1563±1 nm），脉宽压缩到 ∼260 fs，这种几何结构最大限度地减少了非常见技术噪声，其中较强的梳状谱线经历了显著的克尔压缩，而较弱的梳状谱线则保持近似相干状态。两个梳状谱线均与一台窄线宽的1564 nm连续波激光器进行相位锁定，并通过反馈连接到带宽小于100 kHz的腔压电致动器。两个梳状激光器的重复频率差设置为 ∼700 Hz经过 PM-HNLF 处理后，梳状谱线以 100∶1 的功率比重新组合。
总之，研究团队认为量子DCI有望改进基于梳状光谱的计时、测距和网络通信。DCI也为表征通过极端非线性光学相互作用产生的奇异量子态提供了一种很有前景的方法。
原文链接：https://arxiv.org/pdf/2506.18698
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