冷原子EIT介質(zhì)中的原子記憶.pdf

1、近年來，由于相干光場(chǎng)與多能級(jí)原子相互作用發(fā)生的量子干涉效應(yīng)，將會(huì)產(chǎn)生多種很有意義的物理現(xiàn)象，因此光與原子相互作用成為了物理學(xué)中倍受人們關(guān)注的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。其中電磁感應(yīng)透明效應(yīng)(EIT)可以使光的吸收減小、色散增強(qiáng)，降低光脈沖的群速度并將其壓縮到原子介質(zhì)中，這在理論和實(shí)驗(yàn)上得到了人們廣泛的研究。利用EIT效應(yīng)將光量子信息存儲(chǔ)在原子介質(zhì)中是目前量子信息科學(xué)的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。
　　1975年，德國(guó)科學(xué)家漢斯和美國(guó)科學(xué)家肖洛提出了激

2、光冷卻氣體原子的概念，同年，美國(guó)科學(xué)家提出了激光冷卻氣體離子的方案。隨后人們利用激光冷卻與俘獲中性原子技術(shù)實(shí)現(xiàn)了冷原子介質(zhì)的制備。由于在熱原子系綜中不可避免的熱運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的多普勒效應(yīng)以及原子相互之間的碰撞所導(dǎo)致的退相干效應(yīng)，將為進(jìn)一步進(jìn)行原子物理的實(shí)驗(yàn)研究帶來了眾多的不利因素。而在冷原子系綜中，由于原子處于較低溫環(huán)境中，由熱運(yùn)動(dòng)引起的多普勒效應(yīng)和退相干效應(yīng)被很好的避免，因此在冷原子系綜中研究關(guān)于原子物理和量子光學(xué)的物理現(xiàn)象，已經(jīng)成為人們

3、近年來關(guān)注的熱點(diǎn)。
　　本文中主要介紹我們實(shí)驗(yàn)上用到的俘獲87Rb冷原子的(MOT)磁光阱裝置及實(shí)驗(yàn)參數(shù)，并在87Rb冷原子介質(zhì)中利用電磁感應(yīng)透明(EIT)動(dòng)力學(xué)過程將光脈沖存儲(chǔ)在原子兩基態(tài)的相干性中，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)脈沖的存儲(chǔ)與釋放。實(shí)驗(yàn)研究了耦合光功率對(duì)光脈沖存儲(chǔ)釋放信號(hào)的影響以及在外磁場(chǎng)條件下Larmor進(jìn)動(dòng)導(dǎo)致的釋放信號(hào)崩塌和復(fù)原現(xiàn)象。通過光泵浦將原子制備在原子的某個(gè)確定的磁精細(xì)能級(jí)上，最終實(shí)現(xiàn)了雙通道光脈沖的存儲(chǔ)和釋放。本文主

4、要介紹的工作有以下內(nèi)容:
　　1)具體介紹激光冷卻俘獲中性原子的原理，介紹了改進(jìn)后的用于冷卻與俘獲87 Rb原子的(MOT)磁光阱裝置。我們實(shí)驗(yàn)室利用收集熒光的方法測(cè)得了俘獲的冷原子數(shù)目約為1010個(gè)，密度大約為1011個(gè)/cm3;通過短程飛行時(shí)間法(Time of Flight，TOF)，在原子自由下落過程中獲得探針光的吸收信號(hào)，理論擬合得到冷原子云的溫度約為300μK，該冷原子云能夠作為較高質(zhì)量的EIT介質(zhì)，滿足了我們進(jìn)行原子

5、相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究的需求。
　　2)在實(shí)驗(yàn)過程中，把同一臺(tái)795nm半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的激光分為探針光和耦合光，目的是為了提供較好的相干光束。為了使得探針光和耦合光分別作用在5S1/2，F(xiàn)=1→5P1/2，F(xiàn)'=1和5S1/2，F(xiàn)=2→5P1/2，F(xiàn)'=1的躍遷上(兩基態(tài)5S1/2，F(xiàn)=1與5S1/2，F(xiàn)=2頻率相差6.8GHz)，須將探針光頻率相對(duì)耦合光藍(lán)移6.8GHz，我們采用了往返兩次穿過的聲光頻移系統(tǒng)將探針光的頻率藍(lán)移6.8GH