NGHIÊN CỨU BỘ DÒ HOMODYNE CÂN BẰNG VỚI KHẢ NĂNG TRIỆT TIÊU NHIỄU CHẾ ĐỘ CHUNG CAO, ỨNG DỤNG TRONG CÁC THÍ NGHIỆM QUANG HỌC LƯỢNG TỬ

Tóm tắt

Bài báo này trình bày quá trình thiết kế, chế tạo và đánh giá hiệu năng của một bộ dò homodyne cân bằng (Balanced Homodyne Detector – BHD) nhằm phục vụ các ứng dụng trong quang học lượng tử biến liên tục. Hệ thống sử dụng hai photodiode IG17X500 được ghép cặp có đặc tính gần tương đương, kết hợp với bộ khuếch đại vi sai nhiễu thấp, nhằm triệt tiêu nhiễu kỹ thuật cổ điển và nâng cao độ nhạy của phép đo các thành phần tứ cực (quadrature). Các thí nghiệm được thực hiện với laser Nd:YAG bước sóng 1064 nm cho thấy photodiode có đặc tính tuyến tính tốt và hiệu suất lượng tử đạt xấp xỉ 68%. Phân tích phổ cho thấy tỷ số triệt nhiễu chế độ chung (Common-Mode Rejection Ratio – CMRR) đạt khoảng 52 dB, phản ánh khả năng loại bỏ hiệu quả các nhiễu do laser và nhiễu điện tử gây ra. Một đỉnh dao động thư giãn đặc trưng tại tần số 284,375 kHz được quan sát trong tín hiệu đầu ra của bộ dò không cân bằng, nhưng đã bị suy giảm đáng kể trong cấu hình cân bằng, qua đó khẳng định tính bền vững của kiến trúc homodyne. Các kết quả thu được xác nhận rằng bộ dò homodyne cân bằng được triển khai hoạt động gần giới hạn nhiễu bắn (shot-noise limit) và phù hợp cho các ứng dụng như phát hiện trạng thái nén, đặc trưng nhiễu chân không và các phép đo lượng tử biến liên tục có độ chính xác cao.