Kurzfassung
Laser interferometer sind in der Lage, relative, optische Längenänderungen zu messen sowie Materialeigenschaften, Oberflächenstrukturen und Dichtefluktuationen von Flüssigkeiten und Gasen zu analysieren. Wenn diese Geräte das Quantenlimit in ihrer Sensitivität erreichen, kann die Implementierung von gequetschtem Licht eine entscheidende Methode zur Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses darstellen, ohne dabei die optische Lichtleistung zu erhöhen. Quetschlaser, die solche gequetschten Zustände erzeugen, wurden in nahezu drei Dekaden erfolgreich verbessert und in Gravitationswellendetektoren als erste Nutzeranwendung implementiert. Während das Quanten-Quetschen mehr praktikable Verwendungen finden, werden konventionelle Quetschlaser, die einen kompletten optischen Tisch einnehmen, impraktikabel. Der Bedarf nach einem kompakten, robusten und vielseitigen Gerät wächst.
In dieser Arbeit habe ich zwei Quetschlaser entworfen und auf zwei Lochrasterplatten mit einer Größe von 80cm*80cm und 60cm*40cm und mit Quetschwerten bei einer Fourierfrequenz von 5MHz mit jeweils (10.70+-0.18)dB und (10.06+-0.14)dB aufgebaut. Einer dieser Aufbauten wurde für ein Laser Doppler Vibrometer Experiment in der Technische Universität Clausthal genutzt. Mein Quetschlaser erhöhte die Sensitivität der heterodynen Auslesung von der Bewegung eines oszillierenden Spiegels bei 1MHz um (2.77+-0.61)dB. In einer anderen praktikablen Anwendung für Quetschlaser berichte ich von der durch Quetschlicht verbesserten Detektion und Charakterisierung von Ultraschallwellen in Luft zwischen 4.2-7.2MHz in einem Mach-Zehnder Interferometer bei 1550nm. Gequetschtes Licht ermöglichte die Verbesserung der Sensitivität des Systems um mehr als 10dB, was die Detektion von Schallwellen bis zu (0.12+-0.02)mPa/sqrt(Hz) erlaubt.
Die Arbeit in dieser Dissertation demonstriert praktische Verwendungen von Quetschlichtlaser und öffnet den Weg für eine neue Generation von Anwendungen für Quetschlicht.
Laser interferometers are able to measure relative optical length changes and to analyze material properties,surface structures, and density fluctuations of fluids and gases. As these setups approach the quantumlimit in sensitivity, employing quantum squeezed light becomes a crucial method to enhance the signal-to-noise ratio without increasing the optical power. Squeeze lasers, which produce these squeezed states, have been successfully improved for almost three decades and were implemented in gravitational wave detectors as a first user application. As quantum squeezing finds more practical applications, conventional squeeze lasers, which take up a full optical table, become impractical. The need for compact, robust, and versatile devices rises. Here, I designed, built, and set up two squeeze lasers on breadboards with footprints of 80cm*80cm and 60cm*40cm and with squeezing values at a Fourier-frequency of 5MHz of (10.70+-0.18)dB and (10.06+-0.14)dB respectively. One of this setups was used for a laser Doppler vibrometer experiment at the Clausthal University of Technology. My squeeze laser increased the sensitivity of the heterodyne readout of the motion of a oscillating mirror at 1MHz by (2.77+-0.61)dB. As another practical application of squeeze lasers, I report on the squeezed-light enhanced detection and characterization of ultrasonic soundwaves in air between 4.2-7.2MHz via a Mach-Zehnder interferometer at 1550nm. Squeezed light allowed to enhance the sensitivity of the setup by more than10dB, enabling the detection of soundwaves up to (0.12+-0.02)mPa/sqrt(Hz). The work in this thesis demonstrates practical uses of the squeeze laser and opens the path for a new generation of applications for squeezed light.