四波混頻產(chǎn)生明亮糾纏光和腔與原子強(qiáng)相互作用的相關(guān)研究.pdf

1、本文介紹我在攻讀博士期間的相關(guān)研究工作，主要包括四部分:a.利用四波混頻產(chǎn)生明亮糾纏光場方面的研究;b.內(nèi)腔四波混頻過程;c.超強(qiáng)耦合條件下，三能級EIT介質(zhì)與腔的耦合系統(tǒng)的多正交模劈裂;d.在MIT聯(lián)合培養(yǎng)期間，學(xué)習(xí)和參與的部分工作。具體如下:
　　a.光場壓縮態(tài)和光場糾纏態(tài)是量子信息過程的重要資源。自第一個壓縮態(tài)光場在四波混頻過程中實(shí)現(xiàn)以來，四波混頻過程一直受到人們的關(guān)注，特別是最近在原子氣室內(nèi)利用非簡并四波混頻過程產(chǎn)生強(qiáng)關(guān)聯(lián)

2、的明亮孿生光束的實(shí)驗(yàn)，使其成為量子光學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。在本文中第一章將介紹我們利用銣原子蒸氣中的非簡并四波混頻研究量子強(qiáng)關(guān)聯(lián)光場方面的工作，主要包括兩部分:一、利用兩套自零拍探測系統(tǒng)測量強(qiáng)度差壓縮，該探測系統(tǒng)可以非常方便的同時測量到散粒噪聲基準(zhǔn)、強(qiáng)度差壓縮和反壓縮噪聲譜，克服了以往實(shí)驗(yàn)中的困難;二、研究了額外噪聲對四波混頻產(chǎn)生壓縮光的影響，通過理論分析找到了消除額外噪聲和最大化壓縮的方法，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了證明。
　　b.對于熱原子

3、或泵浦光遠(yuǎn)失諧時，四波混頻過程一般需要泵浦光功率較高。而在弱光條件下，可以利用相干增強(qiáng)提高四波混頻轉(zhuǎn)化效率，另一個辦法是通過諧振腔增強(qiáng)提高轉(zhuǎn)化效率。在第二章中介紹我們利用腔增強(qiáng)作用，并借助于雙光子躍遷產(chǎn)生的大的色散，實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)多共振的相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)。OPO效率為20％，閾值為35mW。
　　c.強(qiáng)耦合是實(shí)現(xiàn)基于腔的量子非破壞性測量、單原子激光、光子數(shù)態(tài)濾波器等的重要條件，是腔量子電動力學(xué)關(guān)心的重要問題。第三章中我們將討論利用大粒子數(shù)

4、密度達(dá)到超強(qiáng)耦合時，三能級EIT介質(zhì)與腔系統(tǒng)的透射譜。理論分析發(fā)現(xiàn)在超強(qiáng)耦合條件下，不僅共振腔模會發(fā)生多正交模劈裂，形成多峰結(jié)構(gòu)，而且臨近腔模也會發(fā)生多正交模劈裂形成多峰結(jié)構(gòu)，并且分析了位于EIT窗口內(nèi)的透射峰線寬變窄的機(jī)制。
　　d.在第四章中，主要介紹我在MIT超冷原子中心Vladan小組學(xué)習(xí)和參與的部分工作，主要包括基于腔的單原子和多個原子的測量的相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)研究。Vladan小組實(shí)驗(yàn)中用到的是一個精細(xì)度為6×104長為1

5、3.7mm的腔，由于實(shí)驗(yàn)裝置的獨(dú)特設(shè)計(jì)，捕獲原子的MOT可以直接重合到腔內(nèi)，自由空間捕獲原子的技術(shù)和基于腔捕獲、裝載原子的技術(shù)都可以直接應(yīng)用到該實(shí)驗(yàn)中，給實(shí)驗(yàn)帶來了很多方便，同時也使該系統(tǒng)具有更大的應(yīng)用前景。在單原子探測實(shí)驗(yàn)中，選擇直接利用非常弱的泵浦光激發(fā)腔內(nèi)裝載的原子產(chǎn)生單個或幾個待測的原子，通過優(yōu)化方案，將背景原子移出腔外，減小背景原子與待測原子間的碰撞及其他方面所帶來的不良影響，到目前為止，已經(jīng)能在實(shí)驗(yàn)中成功的分辨出腔內(nèi)的兩個原