CN106289049B - 基于压缩真空态注入的量子干涉测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

基于压缩真空态注入的量子干涉测量装置及方法，本发明涉及超灵敏量子干涉测量装置及方法。本发明是要解决现有技术对探测灵敏度的要求高的问题，而提出的基于压缩真空态注入的量子干涉测量装置及方法，该装置包括脉冲激光器、光学参量振荡器、分束器、准直扩束发射器、准直聚束接收器、光子探测器以及同步信号处理器，本发明通过将传统激光雷达空置端注入压缩真空态，然后经过分束系统分为两束，一路作为发射光与目标作用，另一路作为本征信号，将回波信号与本征信号耦合进入第二个分束系统然后进行探测，通过对比相位差获得两路光程差，进而解算出目标的距离信息等步骤实现的。本发明应用于超灵敏量子干涉测量领域。

Description

基于压缩真空态注入的量子干涉测量装置及方法

技术领域

本发明涉及超灵敏量子干涉测量装置及方法，特别涉及基于压缩真空态注入的量子干涉测量装置及方法。

背景技术

干涉测量系统的相位探测灵敏度无法突破散粒噪声极限一直都是一个技术难题，随着探测的复杂性不断提高，对探测灵敏度的要求不断提高，散粒噪声极限的相位灵敏度已经不能满足高灵敏度的探测需求，因此急需能够突破散粒噪声极限的超灵敏度干涉测量方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术对探测灵敏度的要求高的问题，而提出的基于压缩真空态注入的量子干涉测量装置及方法。

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

基于压缩真空态注入的量子干涉测量装置具体包括：

脉冲激光器1、光学参量振荡器2、第一分束器3-1、第二分束器3-2、准直扩束发射器4、准直聚束接收器5、第一光子探测器6和第二光子探测器7以及同步信号处理器8；

脉冲激光器1产生平均光子数的波动的相干态光场；相干态光场进入到第一分束器3-1的一侧；利用光学参量振荡器2通过非线性光学手段对第一分束器3-1的真空态进行压缩产生压缩真空态，将压缩真空态量子光场注入到第一分束器3-1的另一侧；将经过第一分束器3-1的相干态光场和压缩真空态量子光场进行耦合后分成两路光场；通过第一分束器3-1的另一侧输出的光场经过准直扩束发射器4准直扩束后照射目标经过目标反射形成目标回波信号；利用准直聚束接收器5接收到的目标回波信号进行聚束进入第二分束器3-2的另一侧；通过第一分束器3-1的一侧输出的光场经过作为本征光，本征光进入第二分束器3-2的一侧；将进入到第二分束器3-2的目标回波信号和本征光通过第二分束器3-2进行耦合后输出两路光场；通过第二分束器3-2一侧输出的光场进入第一光子探测器6转换成电信号；通过第二分束器3-2另一侧输出的光场进入第二光子探测器7转换成电信号；利用同步信号处理器8显示第一光子探测器6和第二光子探测器7转换成的电信号。

所述第一分束器3-1与水平面夹角为正45°，第二分束器3-2与水平面夹角为负45°；

基于压缩真空态注入的量子干涉测量方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：

步骤一、利用脉冲激光器1产生平均光子数的波动为0～4％的相干态光场；相干态光场进入到第一分束器3-1的一侧；

步骤二、利用光学参量振荡器2通过非线性光学手段对第一分束器3-1的真空态进行压缩产生压缩真空态，将压缩真空态量子光场注入到第一分束器3-1的另一侧；

利用光学参量振荡器2通过非线性光学手段对第一分束器3-1的真空态进行压缩产生压缩真空态具体为：

光学参量过程中的差频产生过程DFG，利用下式描述：

ω₁、ω₂和ω₃为光子的频率；ε₀为介电常数；χ⁽²⁾为二阶极化率；P⁽²⁾为二阶极化强度矢量；E₁为频率为ω₁的光子的能量；为E₂的共轭；E₂为频率为ω₂的光子的能量；

步骤三、将经过第一分束器3-1的相干态光场和压缩真空态量子光场进行耦合后分成两路光场；

步骤四、通过第一分束器3-1的另一侧输出的光场经过准直扩束发射器4准直扩束后照射目标经过目标反射形成目标回波信号；

步骤五、通过第一分束器3-1一侧输出的光场作为本征光，本征光进入第二分束器3-2的一侧；

步骤六、利用准直聚束接收器5接收到的目标回波信号进行聚束进入第二分束器3-2的另一侧；

步骤七、将进入到第二分束器3-2的本征光和聚束后的目标回波信号通过第二分束器3-2进行耦合后输出两路光场；

步骤八、通过第二分束器3-2的一侧输出光场进入第一光子探测器6转换成电信号；通过第二分束器3-2的另一侧输出光场进入第二光子探测器7转换成电信号；

步骤九、利用同步信号处理器8显示第一光子探测器6和第二光子探测器7转换成的电信号；根据电信号计算第二分束器3-2输出的两路光场相位差根据相位差与光程差的关系解算出目标的距离l；

步骤十、计算第二分束器3-2输出的两路光场相位差的相位灵敏度：

当|α|²＞＞sinh²r，时，式(7)化简为：

其中，为标准量子极限； 为相干态光场的平均光子数；r为压缩真空态的压缩系数；为相位灵敏度；e为自然指数。

发明效果

本发明涉及属于量子增强干涉技术领域，特别是一种目标距离判断和精密光学元件形变检测系统。

本发明公开了一种基于压缩真空态注入的量子干涉测量系统，属于量子增强干涉技术领域。它解决了现有的干涉测量系统中由于空置端热态耦合造成的系统相位灵敏度无法突破散粒噪声极限的问题，它是一种可以实现突破散粒噪声极限灵敏度的干涉测量系统，将传统激光雷达空置端注入压缩真空态，然后经过分束系统分为两束，一路作为发射光与目标作用，另一路作为本征信号，将回波信号与本征信号耦合进入第二个分束系统然后进行探测，通过对比相位差获得两路光程差，进而解算出目标的距离信息。本发明适合于目标的距离精确判断以及精密器件的微弱形变或破损的测量。实现干涉测量系统的相位超灵敏度。

本发明所采用的技术方案是：主要包括脉冲激光器、参量振荡光学谐振腔、分束器、发射光学系统、接收光学系统、光电探测器以及同步信号处理系统。

与现有技术相比，本发明基于压缩真空态注入的量子干涉测量系统可以在相同光强情况下实现突破散粒噪声极限的相位超灵敏度，进而可以更加精准的获得目标的距离信息，提高系统性噪比，如图2，在光子数相同的情况下，随着压缩度的不断提高，系统灵敏度也将不断提升，逐渐趋近于，甚至超过海森堡极限。

本发明得到很大的放大因子。当非线性放大因子g超过总的光学损耗k时{g>k}振荡可以产生，因此，即使没有频率为ω₂的明亮输入场，频率为ω₁的泵浦场也会产生频率为ω₂和ω₃的光场。这种设备即为光学参量振荡OPO，它是频率可调激光器的重要组成部分。对于特殊情况g＝k，此即为OPO的阈值条件。阈值以下光学参量振荡器称为光学参量放大器，可用于放大或缩小输入场，这取决于泵浦场和信号场的相位关系。该过程也会引起光场两正交分量的量子噪声耦合，因此可以产生压缩态光场。

本发明装置灵敏度已经突破散粒噪声极限，实现超灵敏度，并且随着压缩真空态的压缩度增大，本发明的装置灵敏度将进一步提升。

附图说明

图1为具体实施方式一提出的基于压缩真空态注入的量子干涉测量系统框图；

图2为具体实施方式一提出的压缩真空态注入下系统灵敏度示意图；

图3为具体实施方式一提出的压缩真空态产生模块示意简图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1本实施方式的基于压缩真空态注入的量子干涉测量装置，具体包括：

脉冲激光器1、光学参量振荡器2、第一分束器3-1、第二分束器3-2、准直扩束发射器4、准直聚束接收器5、第一光子探测器6和第二光子探测器7以及同步信号处理器8；

脉冲激光器1产生平均光子数的波动的相干态光场；相干态光场进入到第一分束器3-1的一侧；利用光学参量振荡器2通过非线性光学手段对第一分束器3-1的真空态进行压缩产生压缩真空态，将压缩真空态量子光场注入到第一分束器3-1的另一侧；将经过第一分束器3-1的相干态光场和压缩真空态量子光场进行耦合后分成两路光场；通过第一分束器3-1的另一侧输出的光场经过准直扩束发射器4准直扩束后照射目标经过目标反射形成目标回波信号；利用准直聚束接收器5接收到的目标回波信号进行聚束进入第二分束器3-2的另一侧；通过第一分束器3-1的一侧输出的光场经过作为本征光，本征光进入第二分束器3-2的一侧；将进入到第二分束器3-2的目标回波信号和本征光通过第二分束器3-2进行耦合后输出两路光场；通过第二分束器3-2一侧输出的光场进入第一光子探测器6转换成电信号；通过第二分束器3-2另一侧输出的光场进入第二光子探测器7转换成电信号；利用同步信号处理器8显示第一光子探测器6和第二光子探测器7转换成的电信号。

所述第一分束器3-1与水平面夹角为正45°，第二分束器3-2与水平面夹角为负45°；

分束器沿水平面顺时针旋转为正，分束器沿水平面逆时针旋转为负。

本实施方式效果：

本实施方式涉及属于量子增强干涉技术领域，特别是一种目标距离判断和精密光学元件形变检测系统。

本实施方式公开了一种基于压缩真空态注入的量子干涉测量系统，属于量子增强干涉技术领域。它解决了现有的干涉测量系统中由于空置端热态耦合造成的系统相位灵敏度无法突破散粒噪声极限的问题，它是一种可以实现突破散粒噪声极限灵敏度的干涉测量系统，将传统激光雷达空置端注入压缩真空态，然后经过分束系统分为两束，一路作为发射光与目标作用，另一路作为本征信号，将回波信号与本征信号耦合进入第二个分束系统然后进行探测，通过对比相位差获得两路光程差，进而解算出目标的距离信息。本实施方式适合于目标的距离精确判断以及精密器件的微弱形变或破损的测量。实现干涉测量系统的相位超灵敏度。

本实施方式所采用的技术方案是：主要包括脉冲激光器、参量振荡光学谐振腔、分束器、发射光学系统、接收光学系统、光电探测器以及同步信号处理系统。

与现有技术相比，本实施方式基于压缩真空态注入的量子干涉测量系统可以在相同光强情况下实现突破散粒噪声极限的相位超灵敏度，进而可以更加精准的获得目标的距离信息，提高系统性噪比，如图2，在光子数相同的情况下，随着压缩度的不断提高，系统灵敏度也将不断提升，逐渐趋近于，甚至超过海森堡极限。

本实施方式得到很大的放大因子。当非线性放大因子g超过总的光学损耗k时{g>k}振荡可以产生，因此，即使没有频率为ω₂的明亮输入场，频率为ω₁的泵浦场也会产生频率为ω₂和ω₃的光场。这种设备即为光学参量振荡OPO，它是频率可调激光器的重要组成部分。对于特殊情况g＝k，此即为OPO的阈值条件。阈值以下光学参量振荡器称为光学参量放大器，可用于放大或缩小输入场，这取决于泵浦场和信号场的相位关系。该过程也会引起光场两正交分量的量子噪声耦合，因此可以产生压缩态光场。

本实施方式装置灵敏度已经突破散粒噪声极限，实现超灵敏度，并且随着压缩真空态的压缩度增大，本实施方式的装置灵敏度将进一步提升。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：脉冲激光器1用于作为系统的光源，要求具有较高的功率稳定性和频率稳定性，同时要求脉冲激光器能够输出稳定偏振态脉冲激光；脉冲激光器1功率稳定性0～4％，重复频率10KHz，脉冲宽度为10ns的脉冲激光器；脉冲激光器1的型号长春新产业光电技术公司LPS-A-532；

光学参量振荡器2通过非线性光学手段对空置端真空态进行特定方向的压缩产生压缩真空态，并将压缩真空态量子光场注入第一分束器3-1；

光学参量振荡器2包括F-P腔Fabry-Perot法布里—珀罗、OPA腔opticalparametric amplification光参量放大以及模式清洁腔；激光分成两束，一束用F-P腔进行监测，一束用于泵浦产生压缩态；

F-P腔为可控温，前后腔镜均为平面镜，反射率为98％；F-P腔谐振腔精细度的理论值为155，温度调节精度0.005摄氏度；

OPA腔为双腔镜的近共心驻波腔结构；整个谐振腔主要由四部分构成:腔体、支架、腔镜和镜架，OPA腔前后腔镜曲率半径均为30mm，腔长为59mm，输入镜反射率小于0.3％，输出镜透射率约为13.5％，对泵浦光反射率大于99％；

第一分束器3-1和第二分束器3-2用于将光场进行耦合；

第一分束器3-1和第二分束器3-2分别由普通分光棱镜构成，其中普通分光棱镜型号大恒光电公司GCC-401012，用于对激光回波信号能量的分光；普通分光棱镜器件参数：材料为K9玻璃，尺寸25.4×25.4×25.4mm3，分光比50:50，偏差±5％，平均偏振，波长450-650nm，斜面镀部分反射膜，所有直角面增透；

准直扩束发射器4型号大恒光电GCO-140113用于对发射的激光进行准直扩束的光学镜头，减小激光的束散角；

准直聚束接收器5型号大恒光电GCO-140113是对目标散射的激光回波进行收集汇聚；其中准直聚束接收器中还包括窄带滤光片，用于减弱背景噪声的影响；

准直聚束接收器5前设置滤波片，其中，滤波片的参数为波长532nm，激光纯化滤光片，带宽2nm，中心波长透过率90％～100％，直径25.4mm；

第一光子探测器6和第二光子探测器7的探测光谱范围为可见光，用于响应回波信号中的光子；

同步信号处理器8用于计算第二分束器3-2输出的两路光场相位差。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式基于压缩真空态注入的量子干涉测量方法，具体是按照以下步骤：

步骤一、利用脉冲激光器1产生平均光子数的波动为0～4％的相干态光场；相干态光场进入到第一分束器3-1的一侧；

步骤二、利用光学参量振荡器2通过非线性光学手段对第一分束器3-1的真空态进行压缩产生压缩真空态，将压缩真空态量子光场注入到第一分束器3-1的另一侧；

利用光学参量振荡器2通过非线性光学手段对第一分束器3-1的真空态进行压缩产生压缩真空态具体为如图3：

光学参量过程是目前产生压缩光最常用的方法，考虑光学参量过程中的差频产生过程DFG，利用下式描述：

ω₁、ω₂和ω₃为光子的频率；ε₀为介电常数；χ⁽²⁾为二阶极化率；P⁽²⁾为二阶极化强度矢量；E₁为频率为ω₁的光子的能量；为E₂的共轭；E₂为频率为ω₂的光子的能量；

对差频产生过程来说，每产生一个频率为ω₃的光子，必然有一个频率为ω₁的光子湮灭，同时为满足能量守恒，会有一个频率为ω₂的光子产生；这种作用可以应用到光学放大:当一束频率为ω₁的强泵浦场和一束频率为ω₂的弱信号场入射到非线性介质中，由于非线性相互作用，信号场会被放大；

基于此原因，差频产生过程也被称作光学参量放大OPA过程；如果在原子水平考虑光学参量放大过程，一个原子吸收一个能量为的光子而发生跃迁；之后会出现受激双光子的衰减过程；如果没有频率为ω₂的信号场，自发辐射过程依然会导致差频信号的产生；这种作用，就是通常所说的参量荧光，与受激辐射相比，这种作用非常微弱；为普朗克常数；

如果将非线性晶体置入光学振荡器中，相互作用强度会大大增加，因此，可以得到很大的放大因子；当非线性放大因子g超过总的光学损耗k时{g>k}振荡可以产生，因此，即使没有频率为ω₂的明亮输入场，频率为ω₁的泵浦场也会产生频率为ω₂和ω₃的光场；这种设备即为光学参量振荡OPO，它是频率可调激光器的重要组成部分；对于特殊情况g＝k，此即为OPO的阈值条件；阈值以下光学参量振荡器称为光学参量放大器，可用于放大或缩小输入场，这取决于泵浦场和信号场的相位关系；该过程也会引起光场两正交分量的量子噪声耦合，因此可以产生压缩态光场；g为非线性放大因子；k为光学损耗；

步骤三、将经过第一分束器3-1的相干态光场和压缩真空态量子光场进行耦合后分成两路光场；

步骤四、通过第一分束器3-1的另一侧输出的光场经过准直扩束发射器4准直扩束后照射目标经过目标反射形成目标回波信号；

步骤五、通过第一分束器3-1一侧输出的光场作为本征光，本征光进入第二分束器3-2的一侧；

步骤六、利用准直聚束接收器5接收到的目标回波信号进行聚束进入第二分束器3-2的另一侧；

步骤七、将进入到第二分束器3-2的本征光和聚束后的目标回波信号通过第二分束器3-2进行耦合后输出两路光场；

步骤八、通过第二分束器3-2的一侧输出光场进入第一光子探测器6转换成电信号；通过第二分束器3-2的另一侧输出光场进入第二光子探测器7转换成电信号；其中，第一光子探测器6和第二光子探测器7采用双光子探测器设计了双路光信号相位差探测超灵敏度系统；

步骤九、利用同步信号处理器8显示第一光子探测器6和第二光子探测器7转换成的电信号；根据电信号计算第二分束器3-2输出的两路光场相位差根据相位差与光程差的关系解算出目标的距离l；

步骤十、计算第二分束器3-2输出的两路光场相位差的相位灵敏度：

当|α|²＞＞sinh²r，时，式7化简为：

其中，为标准量子极限； 为相干态光场的平均光子数；r为压缩真空态的压缩系数；为相位灵敏度；e为自然指数；

可以看出，此时系统灵敏度已经突破标准量子极限，实现超灵敏度，并且随着压缩真空态的压缩度r增大，系统灵敏度将进一步提升；

步骤十中计算第二分束器3-2输出的两路光场相位差的灵敏度即强度差探测方法系统灵敏度

根据量子光学理论，分束器和相位改变等可采取如下量子化描述：

第一分束器3-1和第二分束器3-2：

相位改变：

其中，为第一分束器3-1量子算符；为第二分束器3-2量子算符；i虚数，为第二分束器3-2输出的两路光场相位差；

和为在x，y和z轴上的角动量算符的施温格表示，即：

为a端光子产生算符；为a端光子湮灭算符；a端为第一分束器3-1和3-2输入端a或输出端a；为b端光子产生算符；为b端光子湮灭算符；b端为第一分束器3-1和3-2输入端b或输出端b；

则系统整个过程用量子化描述：输入态为：|ψ_in>＝|α>_a|ξ>_b，则强度平均值为：

其中，|ψ_out>为第二分束器3-2输出的两路光场；|ψ_in>为输入到第一分束器3-1输入端a和b的两路光场；|α>_a为进入第一分束器3-1输入端a相干态光场；|ξ>_b为进入第一分束器3-1输入端b的压缩真空态光场； 为相干态光场的平均光子数；

为的共轭；为的共轭；为的共轭；r为压缩真空态的压缩系数；

再利用误差传递公式：

为相位灵敏度；

计算式6得出：

当|α|²＞＞sinh²r，时，式7化简为：

为标准量子极限；

可以看出，此时系统灵敏度已经突破标准量子极限，实现超灵敏度，并且随着压缩真空态的压缩度增大，系统灵敏度将进一步提升。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中利用脉冲激光器1产生平均光子数的波动为2％或3％的相干态光场。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤九中相位差与光程差的关系具体为：

其中，为相位差；λ为激光器发射光波长；δ为光程差。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

Claims (5)

1.基于压缩真空态注入的量子干涉测量装置，其特征在于，该装置具体包括：

脉冲激光器(1)、光学参量振荡器(2)、第一分束器(3-1)、第二分束器(3-2)、准直扩束发射器(4)、准直聚束接收器(5)、第一光子探测器(6)和第二光子探测器(7)以及同步信号处理器(8)；

脉冲激光器(1)产生平均光子数的波动的相干态光场；相干态光场进入到第一分束器(3-1)的一侧；利用光学参量振荡器(2)通过非线性光学手段对第一分束器(3-1)的真空态进行压缩产生压缩真空态，将压缩真空态量子光场注入到第一分束器(3-1)的另一侧；将经过第一分束器(3-1)的相干态光场和压缩真空态量子光场进行耦合后分成两路光场；通过第一分束器(3-1)的另一侧输出的光场经过准直扩束发射器(4)准直扩束后照射目标经过目标反射形成目标回波信号；利用准直聚束接收器(5)接收到的目标回波信号进行聚束进入第二分束器(3-2)的另一侧；通过第一分束器(3-1)的一侧输出的光场经过作为本征光，本征光进入第二分束器(3-2)的一侧；将进入到第二分束器(3-2)的目标回波信号和本征光通过第二分束器(3-2)进行耦合后输出两路光场；通过第二分束器(3-2)一侧输出的光场进入第一光子探测器(6)转换成电信号；通过第二分束器(3-2)另一侧输出的光场进入第二光子探测器(7)转换成电信号；利用同步信号处理器(8)显示第一光子探测器(6)和第二光子探测器(7)转换成的电信号；

所述第一分束器(3-1)与水平面夹角为正45°，第二分束器(3-2)与水平面夹角为负45°，分束器沿水平面顺时针旋转为正，分束器沿水平面逆时针旋转为负。

2.根据权利要求1所述基于压缩真空态注入的量子干涉测量装置，其特征在于：

脉冲激光器(1)用于作为系统的光源，要求具有较高的功率稳定性和频率稳定性，同时要求脉冲激光器能够输出稳定偏振态脉冲激光；脉冲激光器(1)功率稳定性0～4％，重复频率10KHz，脉冲宽度为10ns的脉冲激光器；

光学参量振荡器(2)通过非线性光学手段对空置端真空态进行特定方向的压缩产生压缩真空态，并将压缩真空态量子光场注入第一分束器(3-1)；

光学参量振荡器(2)包括F-P腔、OPA腔以及模式清洁腔；

F-P腔为可控温，前后腔镜均为平面镜，反射率为98％；

OPA腔为双腔镜的近共心驻波腔结构；整个谐振腔主要由四部分构成:腔体、支架、腔镜和镜架；

第一分束器(3-1)和第二分束器(3-2)用于将光场进行耦合；

第一分束器(3-1)和第二分束器(3-2)分别由普通分光棱镜构成，其中普通分光棱镜，用于对激光回波信号能量的分光；

准直扩束发射器(4)是用于对发射的激光进行准直扩束的光学镜头，减小激光的束散角；

准直聚束接收器(5)是对目标散射的激光回波进行收集汇聚；其中准直聚束接收器中还包括窄带滤光片，用于减弱背景噪声的影响；

准直聚束接收器(5)前设置滤波片，其中，滤波片的参数为波长532nm，激光纯化滤光片，带宽2nm，中心波长透过率90％～100％，直径25.4mm；

第一光子探测器(6)和第二光子探测器(7)的探测光谱范围为可见光，用于响应回波信号中的光子；

同步信号处理器(8)用于计算第二分束器(3-2)输出的两路光场相位差。

3.基于压缩真空态注入的量子干涉测量方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：

步骤一、利用脉冲激光器(1)产生平均光子数的波动为0～4％的相干态光场；相干态光场进入到第一分束器(3-1)的一侧；

步骤二、利用光学参量振荡器(2)通过非线性光学手段对第一分束器(3-1)的真空态进行压缩产生压缩真空态，将压缩真空态量子光场注入到第一分束器(3-1)的另一侧；

利用光学参量振荡器(2)通过非线性光学手段对第一分束器(3-1)的真空态进行压缩产生压缩真空态具体为：

光学参量过程中的差频产生过程DFG，利用下式描述：

ω₁、ω₂和ω₃为光子的频率；ε₀为介电常数；χ⁽²⁾为二阶极化率；P⁽²⁾为二阶极化强度矢量；E₁为频率为ω₁的光子的能量；为E₂的共轭；E₂为频率为ω₂的光子的能量；

步骤三、将经过第一分束器(3-1)的相干态光场和压缩真空态量子光场进行耦合后分成两路光场；

步骤四、通过第一分束器(3-1)的另一侧输出的光场经过准直扩束发射器(4)准直扩束后照射目标经过目标反射形成目标回波信号；

步骤五、通过第一分束器(3-1)一侧输出的光场作为本征光，本征光进入第二分束器(3-2)的一侧；

步骤六、利用准直聚束接收器(5)接收到的目标回波信号进行聚束进入第二分束器(3-2)的另一侧；

步骤七、将进入到第二分束器(3-2)的本征光和聚束后的目标回波信号通过第二分束器(3-2)进行耦合后输出两路光场；

步骤八、通过第二分束器(3-2)的一侧输出光场进入第一光子探测器(6)转换成电信号；通过第二分束器(3-2)的另一侧输出光场进入第二光子探测器(7)转换成电信号；

步骤九、利用同步信号处理器(8)显示第一光子探测器(6)和第二光子探测器(7)转换成的电信号；根据电信号计算第二分束器(3-2)输出的两路光场相位差根据相位差与光程差的关系解算出目标的距离l；

步骤十、计算第二分束器(3-2)输出的两路光场相位差的相位灵敏度：

当|α|²＞＞sinh²r，时，该式化简为：

其中，为标准量子极限； 为相干态光场的平均光子数；r为压缩真空态的压缩系数；为相位灵敏度；e为自然指数。

4.根据权利要求3所述基于压缩真空态注入的量子干涉测量方法，其特征在于：步骤一中利用脉冲激光器(1)产生平均光子数的波动为2％或3％的相干态光场。

5.根据权利要求4所述基于压缩真空态注入的量子干涉测量方法，其特征在于：步骤九中相位差与光程差的关系具体为：

其中，为相位差；λ为激光器发射光波长；δ为光程差。