平均量子数为0的真空涨落与标准的量子极限相对应,该标准量子极限常被用来作为参考基准,故对其精确地测量是判断量子光源质量的重要条件。尤其是近年来超弱磁场的测量、引力波的探测以及量子计量等研究中,低频范围内真空涨落的抑制被人们关注。压缩态光场的产生标志着人们可以使用量子光源实现突破标准量子极限的测量,从而使得测量的灵敏度和精度得到提高。考虑到在MHz的射频范围内光的经典技术噪声比较小,并且系统的噪声容易达到量子噪声极限,这时比较容易对量子噪声进行测量,所以压缩光的产生以及对其的测量大部分的研究都集中在射频波段。但是实际应用中的许多物理量的测量不是在MHz量级的波段,例如,对弱磁场的检测以及用来对引力波探测的迈克尔逊干涉仪等实验中,它所要求的测试范围一般在kHz以下,甚至到mHz。要实现在如此低的频率范围内对真空噪声的直接探测,首先我们必须实现对各种声频噪声的抑制,降低各种来自电子学噪声和机械噪声的干扰。传统的射频测量系统在非常低的频率下由于受到机械振动、环境噪声以及电磁干扰等因素的制约,无法保证在如此低的频率处实现直接测量。激光系统的噪声、机械系统的噪声、电子暗噪声、环境的干扰以及光子散射导致的寄生干涉引起的波动等低频噪声的干扰,使得控制以及稳定各种低频经典噪声的难度会随着测量时间的增加而增大,加之探测器本身在电路设计和各个电子元器件的噪声的限制,这无疑更给低频处的真空噪声的测量增加了难度。尽管如此,国内外若干小组仍然在低频压缩光的产生和测量方面取得了一系列成果。而要实现低频处对压缩光的测量的首要任务就是确定低频处的标准的量子极限。实验上通常使用一个平衡零拍探测系统来测量量子噪声。本文主要介绍利用一个自制的低频真空量子噪声探测系统,在几十赫兹到400 kHz的频率范围内实现了对真空噪声的测量。该系统的主要组成部分为一个光学平衡分束器和一个低频低噪声探测器。该自制探测器的理论根据为基尔霍夫定理,它采用的是将两个物理参数尽可能接近的光电二级管串联的自相减设计,从而避免了分别测试两个光电二极管的直流分量所带来的经典技术噪声的影响,也确保探测器拥有比较高的饱和功率以及共模抑制比。当用400μW的入射光测量时,探测器的电子学噪声谱线与真空量子噪声谱线之间的间隔为11 dB。当测试范围为10Hz～400 kHz时,在此范围内,此低频真空量子噪声探测器拥有的最小共模抑制比为40 dB,最大为63 dB,平均在55 dB,确保了此低频探测器对低频经典激光噪声强的抑制能力。实验证明此低频探测系统的饱和光功率为3.2 mW,在测试范围为80 Hz～400 kHz内,探测器测量到的真空噪声与本地振荡光功率成正比,并且随着本地振荡光功率的增加而线性增加。本文所研制的这个低频真空量子噪声探测器,凭借其较高的共模抑制比、优秀的低频探测能力可以广泛被应用在量子光学和量子计量等研究领域中。