多能级原子中量子相干及干涉滤波器的研究

摘要

光与原子相互作用是物理学的重要研究领域之一。二十世纪以来，随着激光器的研制成功，特别是半导体激光器的发展，人们开展了相干光与多能级原子相互作用的研究。
　　最近研究表明，由原子相干性导致的电磁感应透明(EIT)效应因具有介质的线性吸收小，色散强，原子与光子量子态之间的转化易于相干控制，弱光下具有显著的非线性效应这些独特的光学特性，引起了学术界的广泛关注。EIT效应为人们提供了一个利用控制光操纵原子介质线性及非线性吸收色散的工具。利用这一效应，人们可以将探针光群速度降低到几千到几十m/s。在光减速的同时，探针光脉冲信号也被压缩到原子介质中去。这种使光群速度减低，光脉冲长度压缩的特性为克服光量子信息处理中光子传播速度快而难以俘获提供了一个重要途径。本文进行了有关多能级原子EIT效应的研究。本文主要内容包括:（一）多能级系统中Two EIT窗口及相互作用，CPT效应导致的一束弱光吸收减小的实验观察;（二）温控共振频率可调谐窄带F-P干涉滤波器的研制。具体内容如下:
　　1)通过选取合适的跃迁能级和探针光，耦合光和触发光的合适偏振方向构成了一个Tripod型系统，计算了由触发光和耦合光导致的Two EIT窗口的吸收，并研究了Two EIT窗口所产生的相互作用与频率失谐的关系，在近共振处，观察到了EIT透明窗口的增强效应。
　　2)在多能级原子系统中，将两束偏振正交且频率简并的圆偏光（耦合光和触发光）入射到原子介质中并与并与87Rb原子5S1/2，F=2到5P1/2，F'=1跃迁共振时，发现另一束光（探针光）的吸收减小，分析表明:该现象是由于发生了CPT效应使得原子布居在87Rb原子介质的5S1/2，F=2基态上，从而使另一束弱光的吸收减小。
　　3)在相干光与多能级原子作用的过程中，为了滤掉不需要的泵浦光，研制了一种有温度控制可调谐的窄带F-P干涉滤波器。通过控制其温度变化，改变F-P干涉滤波器两端面间距，可使共振透过F-P干涉滤波器的激光频率连续调谐。该F-P干涉滤波器的自由光谱区为13.6GHz，透射带宽（透射峰半高处线宽）约为541MHz。实验测得当激光频率与F-P干涉滤波器共振时，透射率可达82％，同时与共振频率相差2-10GHz的激光可被该F-P干涉滤波器反射掉，反射率达99.3％-99.7％。当控制温度波动小于±0.005℃时，透射过F-P干涉滤波器的激光功率波动小于2.5％。

目录

摘要

第一章 绪论

参考文献

第二章 Λ型三能级系统中EIT效应的计算分析

参考文献

第三章 Tripod型四能级系统中EIT信号增强效应

引言

3．1 Tripod型四能级原子系统的理论模型

3．2 Tripod型四能级原子系统中EIT效应的实验研究

3．2．1 实验装置

3．2．2 实验结果

3．3 小结

参考文献

第四章 多能级原子系统中CPT现象的观察

4．1 观察CPT效应的多能级原子结构

4．2 实验装置

4．3 实验结果

参考文献

第五章 温控共振频率可调谐窄带F-P干涉滤波器的研究

引言

5．1 温控共振频率可调谐窄带F-P干涉滤波器的理论研究

5．1．1 设计原理

5．1．2 理论计算

5．2 温控共振频率可调谐窄带F-P干涉滤波器的实验研究

5．2．1 实验装置

5．2．2 F-P干涉滤波装置的设计

5．2．3 实验结果

5．3 小结

参考文献

全文总结

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