非线性异常点传感中噪声对灵敏度和信噪比的限制
光学
2025-09-25 v1
摘要
异常点(EPs)因其本征频率分裂随扰动的n次方根增长而被建议用于超灵敏传感，这暗示了发散的灵敏度。然而，在理想线性器件中，这种灵敏度增益被量子散粒噪声底的发散所抵消，因此净信噪比保持不变。最近的工作将这一论证扩展到非线性器件，如阈值以上的激光器，预测了噪声与饱和效应相互作用导致的EP处的其他发散。在这里，我们分析了两个耦合可饱和谐振器的系统，并解析地证明了对涨落动力学的自洽处理完全消除了这些发散。在EP周围的参数空间中出现了不稳定区域，这是由于相位噪声耦合到振幅动力学中所导致的，决定了实验上可观测的最大灵敏度和最大噪声。对全非线性系统的随机Langevin模拟证实了我们的解析结果，直至零失谐。
引用
@article{arxiv.2509.20346,
title = {Noise-Induced Limits on Responsivity and SNR for Nonlinear Exceptional Point Sensing},
author = {Todd Darcie and J. Stewart Aitchison},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.20346},
year = {2025}
}