射频场控制的磁子能级中单色激光吸收抑制

理论上研究了射频场作用下多塞曼能级系统中单色激光的吸收抑制现象.一束单色线偏振或者椭圆偏振的激光作用于铷原子两能级间,线或椭圆偏振矢量方向与磁场方向垂直.在磁场中冷铷原子能级发生分裂,通过一个射频场将这些磁子能级耦合起来.当扫描射频场频率时,计算表明原子对单色光的吸收谱中出现了透射峰,类似于电磁诱导透明现象,光吸收减弱,光场透射增强.对于线性偏振或者椭圆偏振的单色光均能得到透射增强的结果.这种现象完全不同于通常光泵磁共振实验中射频场与磁子能级谐振时光被吸收最多的现象.这种扫描射频场频率时单色光的透射增强现象来自于磁子能级间的相干效应.计算表明在扫描射频场频率时单色光吸收谱中出现的透射峰与射频场的拉比频率和椭圆偏振光的左旋和右旋圆偏振成分相关.这种射频场控制的单色光透射增强效应在磁场测量,光信息处理等领域有潜在的应用价值.     

光学-射频场双驱动原子系统中的透明与吸收特性的调控

光与物质的相互作用可以产生许多奇特的量子光学现象,电磁诱导透明和电磁诱导吸收是其中最典型的现象.本文在通常的Λ型三能级系统中引入射频场作用于激发态的精细结构能级之间,组成光学-射频双驱动场共同激发原子的相干跃迁,使系统的吸收特性出现电磁诱导透明和电磁诱导吸收两种量子相干效应.通过讨论双驱动场开启后直到系统达到稳定的量子相干过程,分析电磁诱导透明和电磁诱导吸收随时间的产生和转化,得到两种量子相干现象之间的关联性及对其进行量子调控的方法.     

耦合场线宽：抑制电磁诱导吸收

原子相干对吸收的相长干涉导致电磁诱导吸收,这是一类新的相干效应. 以三个电偶极跃迁构成N型链,中间跃迁作为探测跃迁的四能级系统为例,揭示耦合场线宽抑制电磁诱导吸收的强度. 这并非与电磁诱导透明系统中耦合场线宽产生或者增强吸收的情形相矛盾,线宽仍然是抑制系统的相干性. 关键词：电磁诱导吸收耦合场线宽原子相干退相干     

激光场线宽对电磁诱导吸收效应的影响

采用密度矩阵方程,在引入激光场线宽的条件下,计算了三个电偶极跃迁构成N型四能级系统中介质对探测场的吸收,从而研究激光场线宽对电磁诱导吸收效应的影响.结果表明:随着激光场线宽增大,原子相干将会减弱,从而抑制电磁诱导吸收.     

对相干态与两个原子的相互作用过程中原子与场的动力学特性

研究了对相干态(paircoherentstate)与两个二能级原子的相互作用过程中原子和场的动力学特性,并讨论了原子间的偶极相互作用对它们的影响.结果表明:辐射场的压缩以及和压缩(sumsqueezing)的幅度,出现的次数均随原子间的耦合强度的增加而迅速减小.当两个模之间的光子数差增大时,辐射场的压缩以及和压缩的幅度,出现的次数均随之减小,辐射场的两模之间的非经典相关程度减弱,模1的亚泊松分布减弱.在原子的崩溃区域,模2的亚泊松分布增强.增大q将加快原子和双模光场的能量交换.关键词：     

相干耦合腔场中量子纠缠信息交换传递机理研究

提出了相干多模腔场-相干耦合原子相互作用系统的物理模型.利用全量子理论,研究了该系统中多光子相互作用过程的演化性质,结果表明：在多模腔场与相干耦合多原子相互作用过程中,多光子纠缠态与多原子纠缠态可以周期性的相互转换,在此过程中,同时可以实现纠缠信息的交换传递.通过对原子保真度的数值计算,给出了纠缠信息交换传递的图示说明.并进一步揭示出纠缠信息交换传递的一般特征.目前所报道的研究结果仅是本文所得普遍性结果在各种不同情况下的特例.     

微波场驱动下V型三能级原子的吸收和色散特性

当用微波场作用到V型三能级原子的两个激发态能级时,系统跃迁路径之间发生交叉耦合导致了量子相干效应.通过调节微波场的强度,可实现对原子吸收和色散性质的改变,并呈现零吸收高折射率现象.此外,微波场诱导的量子相干也可实现相对相位对探测光增益的控制.     

微波场驱动下V型三能级原子的吸收和色散特性

当用微波场作用到V型三能级原子的两个激发态能级时,系统跃迁路径之间发生交叉耦合导致了量子相干效应.通过调节微波场的强度,可实现对原子吸收和色散性质的改变,并呈现零吸收高折射率现象.此外,微波场诱导的量子相干也可实现相对相位对探测光增益的控制.     

基于Rydberg原子的超宽频带射频传感器

Rydberg原子具有极大的极化率和微波跃迁偶极矩,对外界电磁场非常敏感,可实现基于Rydberg原子的超宽频带射频电场的高分辨高灵敏测量.通过Rydberg原子的全光学无损的电磁感应透明探测手段,可以实现基于原子的快速免校准宽频带(0.01-1000 GHz)外电场的精密测量.对于频率大于1 GHz的微波场,由微波场耦合相邻Rydberg能级形成的Autler-Townes分裂进行测量;而对于频率小于1 GHz的长波射频场,由Rydberg能级的射频边带能级进行测量.这种方法是基于原子能级参数,可溯源到基本物理常量,不依赖于外界参考;且对电场无干扰,易于实现微型化和集成化,具有广泛的应用前景.本文主要综述了基于Rydberg原子的外电场测量的最新研究进展,重点介绍长波长射频场的测量,包括电场强度、频率以及极化方向的测量,详细介绍了其测量原理和探测灵敏度,并讨论了其应用前景及未来发展方向.     

频率变化的相干态光场中两原子纠缠演化

研究了频率变化的相干态光场中两个二能级原子的纠缠演化,主要讨论了光场频率随时间作正弦调制和脉冲调制两种典型情况下两原子纠缠随时间演化的特点.数值计算结果表明,当光场频率随时间作正弦调制时,光场频率,光场平均光子数均对原子纠缠演化有影响,且在少光子数的情况下,在光场频率变化的半周期内纠缠值出现小幅快速振荡;而当光场频率随时间作脉冲调制时,由于脉冲频率的突变,也在脉冲出现的区间内诱导出了原子纠缠值的小幅快速振荡现象.分析表明光场频率的改变可以改变原子相十性,进而改变了原子间纠缠效应,这对量子信息技术中纠缠制备与控制有积极意义.     

拉曼喷泉原子钟

利用托曼光场代替喷泉原子钟的微波腔实现拉曼喷泉原子钟.将分离托曼光场技术与冷原子喷泉技术相结合.避免了存真空腔内放置微波腔,简化了真空系统.同时还保持了很高的准确度.采用半经典理论研究了冷原子喷泉与托曼光场的相互作用过程.得到了冉赛(Ramsey)条纹.比较了托曼喷泉原子钟与热铯束拉曼原子钟,前者有更小的体积和功耗,其精度可能达到或超过商用小铯钟.还比较了拉曼喷泉原子钟与微波喷泉原子钟的差别,分析了光子反冲的影响,提出利用同向传播和相向传播的两台拉曼原子钟测最精细结构常数.     

利用谐振倍频产生纠缠光束

根据Anderson等近期的理论研究,简要介绍了Ⅱ类相位匹配倍频过程产生纠缠光的理论计算过程,得出了纠缠的类型、纠缠度与抽运功率的函数关系和纠缠度的理论值。利用Ⅱ类非临界相位匹配的KTP晶体作为倍频晶体,采用倍频腔结构为半整块的单端驻波腔(由于腔的入射光与反射光重合,无法直接取出纠缠光束,需要先将腔内的纠缠光束当作一对压缩的耦合模取出,再在50/50光学分束器上干涉恢复一对纠缠的本征模),在基频光波长获得了具有正交振幅负关联、正交相位正关联特征的量子纠缠光束对,它们的正交振幅和噪声低于散粒噪声基准0.2±0.1 dB,正交相位差噪声低于散粒噪声基准1±0.2 dB。最后分析了两个正交分量的纠缠度不平衡的原因。与目前常用的光学参变振荡器相比,此类纠缠产生源的装置具有便捷和结构简单的优点。     

单腔,双腔窄带干涉滤光片在单色光照射下的光散射

从理论和实验上讨论了单腔、双腔窄带干涉滤光片中的光散射现象，结果表明：光散射主要是由干涉滤不片和腔结构引起的。当波长小球滤光片峰值波长的激光束入射到该滤光片上时，在滤光片两侧形成散射光锥，散射光的散射角等于滤光片峰值紫移到入射光波长时滤光片所转过的角度，理论计算和实验结果符合得很好。     

用于高温射频超导量子干涉器的介质谐振器的性质研究

介质谐振器是目前高温射频超导量子干涉器较常采用的一种高品质因数微波谐振器.它是由10 mm×10 mm×1 mm的SrTiO₃(STO)标准衬底及覆盖在其上的YBa₂Cu₃O_7-δ(YBCO)薄膜磁通聚焦器共同构成的.为探明磁通聚焦器构形对介质谐振器谐振频率的影响,本文采用Ansoft公司出品的HFSS高频结构仿真软件对磁通聚焦器构形不同的若干介质谐振器的谐振特性进行了仿真.结果表明:增大磁通聚焦器开     

基于可调谐Fano干涉的超快全光开关

简要介绍了量子相干和干涉效应的研究动态和一项最新理论研究进展.设计了一个存在Fano类型隧穿感应量子干涉的GaAs/A lxGa1-xAs非对称量子阱结构.在该量子阱中,可通过一束控制光抑制量子干涉,进而调制信号光的传播特性.这一现象可用来实现一个宽带超快全光开关.     

基于可调谐Fano干涉的超快全光开关

简要介绍了量子相干和干涉效应的研究动态和一项最新理论研究进展.设计了一个存在Fano类型隧穿感应量子干涉的GaAs/AlxGa1-xAs非对称量子阱结构.在该量子阱中,可通过一束控制光抑制量子干涉,进而调制信号光的传播特性.这一现象可用来实现一个宽带超快全光开关.