利用拉曼过程实现双通道原子相干性转移的研究

摘要

近年来，由于多能级原子与相干光场相互作用，发生量子干涉效应，将会产生多种有意义的物理现象，因此光与原子相互作用领域中的研究备受人们关注。其中，电磁感应透明(EIT)、相干布局俘获(CPT)、拉曼双光子过程、受激拉曼绝热过程、自发辐射控制、共振增强的非线性以及光量子存储都是基于原子相干效应。
　　1995年，美国斯坦福大学的Harris小组在铷原子气室中，利用电磁感应透明技术将光脉冲群速度减慢，并至165m/s。哈佛大学的Hau小组1999年在超冷Na原子BEC中，观测到了光脉冲群速度减慢现象，并且利用EIT效应将光脉冲的群速度减慢至17m/s。随后，他们在光减速的基础上，实现了光场信息在原子系综中的存储与可控释放。由于量子信息存储方面研究不断的发展，在此基础上，量子信息的操控的研究已经成为近年来关注的热点。但是对量子信息如何进行操控的研究还需近一步提高，该研究为下一步开展比特操控研究提供了实验基础。而且在目前的量子计算，量子通讯和量子中继有着更广泛的应用前景。
　　本文中主要介绍在87Rb冷原子介质中，其形成电磁感应透明(EIT)的原理，通过电磁感应透明实现光脉冲群速度的降低，并利用EIT动力学过程将光脉冲存储在原子两基态的相干叠加态中，实现了光脉冲的存储和释放。实验研究了在对光脉冲存储和释放研究基础上，通过拉曼双光子过程，对原子相干性进行转移，并且测得了原子相干性转移效率与拉曼光强，拉曼单光子失谐的关系。通过对高斯型拉曼光脉冲和方波型拉曼光脉冲的比较，我们得到利用高斯型拉曼光脉冲实现原子相干性的高效转移。本文主要介绍的工作有以下内容:
　　1)具体介绍在Λ型三能级原子结构中，利用光与原子相互作用的半经典理论，对EIT效应的吸收和色散进行理论分析。并且介绍了利用EIT动力学过程，对光量子信息存储和释放的理论分析。
　　2)在实验过程中，利用电磁感应透明(EIT)效应将光信号压缩到87Rb冷原子介质中，当光信号被存储到原子两基态的相干叠加态中，实现了在冷原子介质中光脉冲的存储和释放。在此基础上，通过拉曼双光子过程，观察原子相干性转移的变化情况。并且通过和理论计算分析得到的在拉曼激光失谐或光强不变的情况下，原子相干性转移效率随拉曼激光的光强或者失谐的变化曲线相比较，得到相符合的结果。

目录

摘要

第一章 绪论

第二章 冷原子介质中的电磁感应透明的应用

2．1 电磁感应透明(EIT)简介

2．2 Λ型三能级原子结构中，原子的吸收和色散特性

2．3 光量子信息存储和释放

2．4 小结

第三章 拉曼双光子过程中原子相干性转移的实验观察

3．1 拉曼双光子过程对原子记忆相干转移的理论分析

3．2 拉曼光作用能级5S1／2，F=1到5P1／2，F'=1，原子相干性转移效率的研究

3．2．1 能级结构、实验装置、时序控制

3．2．2 原子相干性转移效率与拉曼激光光强关系的实验观察

3．2．3 原子相干性转移效率与拉曼单光子失谐的关系

3．3 拉曼光作用相对于5S1／2，F=2到5P1／2，F'=1能级间，原子相干转移效率与拉曼单光子的关系研究

3．3．1 能级结构、实验装置、时序控制

3．3．2 实验观察和分析

3．4 小结

全文总结与展望

参考文献

硕士研究生期间取得的研究成果

致谢

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