87Rb热原子系综中基于EIT光场存储的实验研究

摘要

伴随着量子信息科学技术的发展，远距离量子通信网络也随之引起人们的关注。量子中继器对于实现远距离量子通信网络来说是不可或缺的一步，光存储又是量子中继器的基础，因此光存储成为了一个重点研究方向。由于原子有比较长的基态相干时间，被认为是一种较为理想的存储介质。光场在原子系综中进行存储的手段包括电磁感应透明(EIT)，拉曼双光子过程等，其中电磁感应透明(EIT)是一种非常有效的存储手段,利用EIT进行非经典光场的存储可以保持光场的量子态，因此得到人们的广泛研究。
　　由于热原子系综具有相对简单的实验系统，易于操控,这些优点使得研究者一直致力于研究如何在热原子系综中找到存储非经典光场的方法。本文在87Rb热原子系综中进行了相干光场存储的研究，为下一步在热原子系综中进行非经典光场的存储提供了实验基础。另外，我们利用环形倍频腔将795nm红光倍频产生397.5nm的紫光，将其作为参量下转换的泵浦光，为下一步产生纠缠光源提供了实验基础。
　　本文在87Rb热原子中利用EIT效应开展了光场存储和释放的研究，为了获得较高的存储恢复效率以及抑制存储过程引入的额外噪声，进而实现连续变量光场存储的高保真度，我们选择单光子红失谐650MHz，进行了双光子失谐对慢光和光存储恢复信号影响的研究。本文的主要内容有：
　　(1)简单介绍了EIT效应和基于EIT效应的光存储的研究。
　　(2)在87Rb热原子中，利用EIT效应进行了探针光存储和释放的实验研究。选取单光子红失谐为650MHz时,研究了双光子失谐对光存储以及光脉冲延迟的影响，并对实验中观察到的脉冲形变进行了理论分析。测量结果表明：双光子失谐在0.5MHz之内时，光存储恢复信号和光脉冲延迟较为明显，此时慢光形状与理论基本符合，但光存储恢复信号会随着双光子失谐的增加而出现形变，这是多个子EIT系统互相干涉造成的。
　　(3)实验研究了双光子共振和双光子失谐情况下，探针光的存储恢复信号形状和恢复效率随存储时间的变化情况。测量结果表明：双光子共振情况下，探针光的恢复信号形状随着存储时间的增加基本保持不变，而在双光子失谐情况下，恢复信号形状随存储时间增加出现了周期性形变，这是多个子EIT系统之间相互干涉造成的。
　　(4)我们利用环形腔进行了倍频的实验研究。当泵浦光注入415mW，795nm的红光时，倍频产生67.5mW，397.5nm的紫光，将其作为参量下转换的泵浦光，为下一步产生纠缠光源提供了实验基础。