电磁诱导相干介质中相关量子效应的研究

论文摘要

在过去几十年中，基于原子相干现象，人们发现了许多量子效应，例如相干布居俘获(CPT)、电磁诱导透明(EIT)、无粒子数反转放大激光(LWI)等，并将其应用于相干介质中的光脉冲减慢，光存储以及非线性折射率增强等过程中。此外，这些效应还可应用于高灵敏磁力计的设计，量子计算，量子逻辑门，量子开关及量子干涉光学平版印刷术等。 本文回顾了电磁诱导相干介质中相关量子效应的发展与应用。并着重研究了简并二能级原子系综中的量子相干效应；利用电磁诱导透明过程制备单光子态；光脉冲群速度在电磁诱导相干介质中的减慢；以及利用电磁诱导相干介质减少量子噪声。完成的工作主要包括以下几个方面： 1．为了从实验上研究电磁诱导相干介质中相关的量子效应，需要窄线宽，可调谐的稳频激光器系统。我们采用饱和吸收稳频技术将激光器的频率稳定在Cs原子D2线超精细能级跃迁线上。并且激光器的连续调谐范围约22GHz。同时我们还测量了半导体激光器的线宽。 2．从理论和实验上研究了简并二能级系统中的量子相干效应。讨论了当改变耦合光的光强或改变磁场强度时的电磁诱导透明窗口的平移和展宽现象，实验数据与理论结果定性吻合。 3．理论上研究了三能级∧型电磁诱导透明系统中辐射场的二阶相干度。计算结果表明，EIT系统中的原子相干效应使得上能级共振荧光辐射

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• CONTENTS
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 原子系统中量子效应的研究与应用简述
• 1.2.1 相干布居数俘获（Coherent Population Trapping）
• 1.2.2 电磁诱导透明（Electromagnetically Induced Transparency）
• 1.2.3 无粒子数反转放大激光
• 1.2.4 光速减慢
• 1.2.5 光脉冲的存储与释放
• 1.2.6 利用原子系综获得量子存储与量子关联
• 1.2.7 Raman跃迁
• 1.2.8 全光学开关
• 1.3 本文的主要内容
• 参考文献
• 第二章 半导体激光器的稳频及线宽测量
• 2.1 引言
• 2.2 实验用外腔光栅反馈半导体激光器
• 2.3 半导体激光器的频率稳定
• 2.3.1 频率的稳定度
• 2.3.2 影响激光器频率稳定的因素
• 2.3.3 激光器主动稳频的方法
• 2.3.3.1 Zeeman效应稳频
• 2.3.3.2 位相调制光外差稳频（PDH）
• 2.3.3.3 双折射方解石棱镜腔方法稳频（BRC）
• 2.3.3.4 腔外稳频系统
• 2.3.3.5 饱和吸收稳频技术
• 2.4 半导体激光器的线宽及测量
• 2.4.1 光纤延迟自零差拍法
• 2.4.2 外差拍频技术
• 2.5 小结
• 参考文献
• 第三章 简并能级原子系统的量子干涉效应的理论和实验研究
• 3.1 引言
• g=3←→F_e=2的量子干涉效应'>3.2 多能级跃迁 F_g=3←→F_e=2的量子干涉效应
• 3.2.1 第一种情况的实验研究
• 3.2.2 第一种情况的理论分析
• 3.2.3 第二种情况的实验研究
• 3.2.4 第二种情况的理论分析
• 3.2.5 在外磁场作用下 EIT与 EIA间的转化
• 3.3 小结
• 参考文献
• 第四章 利用电磁诱导透明实现单光子的制备
• 4.1 引言
• 4.2 常见制备单光子源的方法简介
• 4.2.1 利用量子点产生单光子态
• 4.2.2 利用色心法产生单光子态
• 4.2.3 利用参量下转换制备单光子态
• 4.2.4 利用原子相干介质来制备单光子态
• 4.3 利用电磁诱导透明实现单光子的制备
• 4.3.1 A型三能级原子的EIT过程
• 4.3.2 二阶相干度的概念及单光子态的量子特性
• 4.3.3 计算结果与分析
• 4.4 小结
• 参考文献
• 第五章 热原子中光脉冲减速的研究
• 5.1 引言
• 5.2 共振介质系统中慢光脉冲传输的研究
• 5.2.1 相速度、群速度和极化率的关系
• 5.2.2 利用外差探测方法获得陡峭色散率
• 5.2.3 在 Cs泡中的慢光脉冲传输
• 5.3 小结
• 参考文献
• 第六章 原子相干介质中量子噪声的研究及量子记忆的实现
• 6.1 引言
• 6.2 量子化探测场与＾型三能级原子作用的噪声谱
• 6.3 量子化探测场的噪声分析
• 6.4 噪声谱的实验结果
• 6.5 量子化存储的可行性方案
• 6.6 小结
• 参考文献
• 全文总结和展望
• 博士研究生期间完成的学术论文
• 致谢
• 承诺书