論文の概要: On the possibility of breaking the heterodyne detection quantum noise
limit with cross-correlation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.05533v1
- Date: Thu, 14 Jan 2021 10:12:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-15 05:26:02.541675
- Title: On the possibility of breaking the heterodyne detection quantum noise
limit with cross-correlation
- Title（参考訳）: 相互相関によるヘテロダイン検出量子雑音限界の破断の可能性について
- Authors: E.A. Michael and F.E. Besser
- Abstract要約: 2つの同一平衡フォトダイオードヘテロダイン受信機の相互相関感度を特徴とする。
半古典的光子削除理論は、検出後のレーザーショットノイズの両受信機への寄与が完全に非相関であることを示す。
さらに検証すれば、この実験的に明らかな発見は、天文学的な計測だけでなく、通信や医療画像といった他の分野にも関係する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The cross-correlation sensitivity of two identical balanced photodiode
heterodyne receivers is characterized. Both balanced photodiodes receive the
same weak signal split up equally, a situation equivalent to an astronomical
spatial interferometer. A common local oscillator (LO) is also split up equally
and its phase difference between both receivers is stabilized. We show by
semi-classical photon deletion theory that the post-detection laser shot noise
contributions on both receivers must be completely uncorrelated in this case of
passing three power splitters. We measured the auto- and cross-correlation
outputs as a function of weak signal power (system noise temperature
measurement), and obtain a cross-correlation system noise temperature up to 20
times lower than for the auto-correlation system noise temperature of each
receiver separately. This is supported by Allan plot measurements showing
cross-correlation standard deviations 30 times lower than in auto-correlation.
Careful calibration of the source power shows that the auto-correlation
(regular) noise temperature of the single balanced receivers is already very
near to the quantum limit as expected, which suggests a cross-correlation
system noise temperature below the quantum limit. If validated further, this
experimentally clear finding will not only be relevant for astronomical
instrumentation but also for other fields like telecommunications and medical
imaging.
- Abstract（参考訳）: 2つの同一平衡フォトダイオードヘテロダイン受信機の相互相関感度を特徴とする。
両方のバランスの取れたフォトダイオードは、天文学的な空間干渉計に相当する、同じ弱いシグナルを均等に分割する。
共通局所発振器(LO)も等分され、両受信機間の位相差が安定化される。
半古典的光子除去理論により、両受信機におけるレーザー照射ノイズの寄与は、この3つのパワースプリッターを通過させる場合、完全に非相関であることを示す。
信号パワーの弱さ(システムノイズ温度測定)の関数として自己相関と相互相関の出力を測定し,各受信機の自己相関系ノイズ温度の最大20倍の相関系ノイズ温度を得る。
これは、相互相関標準偏差が自己相関の30倍低いことを示すアランプロット測定によって支持される。
電源電力の慎重な校正は、単一平衡受信機の自己相関(正則)ノイズ温度が期待通り量子限界に非常に近いことを示しており、これは量子限界以下のクロス相関系ノイズ温度を示唆している。
さらに検証すれば、この実験的に明らかな発見は、天文学的な計測だけでなく、通信や医療画像といった他の分野にも関係する。
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