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激光中最小可测频移的通用量子极限及其优化

量子物理 2026-07-12 v1
作者: Selim M. Shahriar , Ruoxi Zhu , Jinyang Li , Zifan Zhou
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摘要

我们表明,与传统理解相反,单模理想激光的最小可测频移(MMFS)由自发辐射引起的相位扩散和真空模式引起的散粒噪声共同决定。对于所有实际传感器,MMFS被发现等于测量带宽和Schawlow-Townes线宽的几何平均值,乘以一个在某些条件下可以远大于1的因子。我们确定了三种不同传感方式的最优MMFS值:非平衡Mach-Zehnder干涉仪、无源Fabry-Perot腔(FPC)以及与参考激光器的外差探测,并确定了达到这些MMFS值所需的条件。

关键词

频移 量子极限 激光 相位扩散 散粒噪声 Schawlow-Townes线宽 传感

引用

@article{arxiv.2607.10518,
  title  = {The General Quantum Limit for and the Optimization of the Minimum Measurable Frequency Shift in a Laser},
  author = {Selim M. Shahriar and Ruoxi Zhu and Jinyang Li and Zifan Zhou},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.10518},
  year   = {2026}
}