Quantum 2025 – wissenschaftliches Programm

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FRI: Friday Contributed Sessions

FRI 8: Quantum Detectors in Optics and Particle Physics

FRI 8.1: Vortrag

Freitag, 12. September 2025, 10:45–11:00, ZHG009

Laser-Doppler-Vibrometer mit quetschlichtverbesserter Auflösung — •Mengwei Yu¹, Pascal Gewecke², Roman Schnabel² und Christian Rembe¹ — ¹Institut für Elektrische Informationstechnik, TU Clausthal, 38678 Clausthal-Zellerfeld — ²Institut für Quantenphysik, Universität Hamburg, 22761 Hamburg

Das heterodyne Laser-Doppler-Vibrometer (LDV) detektiert kleinste Schwingungsamplituden bei mechanischen Strukturen mit einer Auflösung im Sub-Picometerbereich und ist typischerweise durch Photonenschrotrauschen beschränkt. Kennzeichnend für das heterodyne LDV ist, dass das Fotodetektorsignal einen Träger bei der Differenzfrequenz zwischen Mess- und Referenzlicht hat. Korrelierte Photonen überwinden als sogenanntes Quetschlicht die Schrotrauschgrenze von optischem Messverfahren. Durch das Einkoppeln von vakuumquetschtem Licht in den Messstrahl eines LDVs kann entweder das Amplituden- oder das Phasenrauschen des Lichts effektiv unterdrückt werden. Die Reduzierung des Phasenrauschens führt zu einer Verbesserung des Träger-Rausch-Verhältnisses und folglich zu einer verbesserten Amplitudenauflösung bei der Schwingungsmessung. In dieser Studie wird ein heterodynes LDV vorgestellt, das die Einspeisung von Quetschlicht mit synchroner Abtastung und Demodulation kombiniert. Die digitale Vibrationsamplitudenauflösung wird in diesem Beitrag von einem durch Schrotrauschen limitierten Wert von 6 fm/√Hz auf ein sub-Schrotrauschen-Niveau von 4 fm/√Hz verbessert, was das Potenzial quantenbasierter Technologien in hochpräzisen optischen Messsystemen aufzeigt.

Keywords: Quetschlicht; Heterodyne LDV; sub-Schrotrauschen-Auflösung