利用噪声增强非线性光学传感器的速度与灵敏度

我们展示了如何利用非线性腔将噪声转化为光学传感的优势。该腔由连续波激光驱动进入光学双稳态 regime。由于涨落的影响，腔在两个状态间随机切换。通过分析这两个状态中的驻留时间，可以探测到对腔共振频率的扰动。本文给出了此类分析作为扰动强度和噪声强度的函数。通过增大噪声的标准差，我们发现探测速度单调增加，而灵敏度在有限噪声强度处达到峰值。此外，我们讨论了如何在最先进的实验平台中优化噪声辅助传感，仅依靠腔因其耗散而存在的最小噪声量。这些结果为由纳米颗粒、污染物、气体或其他对光学谐振器共振频率的扰动所引起的超低功率、噪声环境中的超快探测开辟了新前景。