实验装置示意图。HWP半波板，QWP四分之一波板，DHWP 1560纳米/780纳米二色性HWP，PBS偏振分光镜，DPBS二色性PBS，M涂银镜，T DeepL平移，PZT压电换能器，DM二色性镜，BPF 390-10纳米带通滤波器，PPLN周期极化铌酸锂晶体。BBO β-硼酸钡晶体，S小孔，P偏振器，IR OPM红外光功率计，VIS OPM可见光功率计，L透镜，透镜L1和L3用于聚焦，L2和L4用于准直，L1-L4的焦距分别为200毫米，200毫米，50毫米和100毫米。信用：光。科学与应用（2022）。DOI: 10.1038/s41377-022-01003-3

近日，中国科学院中国科技大学郭光灿教授、石宝森教授和周志远教授领导的研究团队，实现了谐波辅助光相位放大器。这项工作发表在《光。Science & Applications》。

在现代物理学中，相位变化是干扰过程中物理量测量的一个重要参数。为了提高测量精度，放大相对相位是一个很有前途的途径。以前，量子光学的研究人员倾向于利用多光子数和路径纠缠态。不幸的是，这种方法在准备和测量方面面临困难。需要新的原则来放大光相。

在他们之前对基于非线性效应的光干扰的研究中，研究人员发现，叠加的轨道角动量模式之间的相对相位会加倍。受这一发现的启发，他们假设并验证了在非线性过程中，基于其他自由度的相位也可以加倍，而且级联可以帮助实现这种加倍。

在三波混合过程中，在一个基本波长的两个光子湮灭后会产生一个第二谐波波长的光子。两个光子携带的相位信息可以相干地转移到创建的光子上，这样相位就会被放大。原则上，通过循环和级联过程，相位可以被放大到任何积分倍。

他们进一步证明，该原理与波长无关，为通过循环放大相位的次数奠定了基础。

通过级联和循环，研究人员能够用更强的激光实现更多倍的相位放大，该原理将在未来被应用于光学精密测量。