铷原子蒸汽中基于电磁感应光透明的高效率光存储的理论和实验研究

发布时间：2017-09-14 19:15

  本文关键词：铷原子蒸汽中基于电磁感应光透明的高效率光存储的理论和实验研究

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【摘要】：对于实现全光通信网络和量子信息处理来说，光存储是关键的一步，这一过程需要相干映射光子态进入与离开所需的光学存储器。由此，提取脉冲相对于输入脉冲的能量比率，即存储效率，在实际应用中具有重要意义。近年来，基于电磁感应光透明的光存储成为研究的热点，人们尝试利用一些方法来提高存储效率，但在热原子中存储效率仍然不高。本论文将介绍在铷原子蒸汽中基于电磁感应光透明的高效率光存储的理论和实验研究。 第一部分：铷原子蒸汽中基于电磁感应光透明的高效率光存储的理论研究。介绍与本论文研究相关的四能级N模型中泵浦光对EIT的影响以及四波混频过程中混频信号的强度抑制。当有泵浦场作用时，EIT信号被显著地增强，而且当泵浦光足够强时，EIT凹陷会比背底还要深，探测场被有效的增强。泵浦场的开关效应，可以抑制四波混频信号的强度。为了更方便了解物理机制和简化数学计算，我们考虑在冷原子中，对不同能级结构存储效率进行理论分析和计算，由于原子状态单一和光与原子作用简单，探测场的共振吸收和四波混频过程产生的能量损耗很小，因而获得很高的存储效率；外加泵浦场对存储效率有提高但不明显。然而在热原子系综，因为多普勒效应的存在，使得存储效率很低，我们提出在三能级型结构模型之外引入泵浦场来提高存储效率，并进一步在理论上计算了热原子存储效率，数值计算结果表明存储效率有较大提高并与实验结果吻合很好。 第二部分：铷原子蒸汽中基于电磁感应光透明的高效率光存储的实验研究。在实验上证实了铷原子的四能级N型结构中增强的光存储效率，最大效率可以达到87%。这个增强的存储效率主要依赖于在三能级型结构模型中加入泵浦场，增强EIT信号，并且有效的抑制了从探测脉冲向虚能级四波混频转化过程，从而减少了探测损失，达到存储效率增强的目的。实验得到了在有无泵浦场作用时基于EIT的存储效率，且与理论相一致。测量了存储效率关于存储时间和光学深度的函数关系，当有泵浦场作用时，存储时间被少量延长，，并且存储效率随光学深度的增加呈线性增强。
【关键词】：电磁感应光透明 光存储 四波混频
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O562;TP333
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 原子相干效应10-11
• 1.2 电磁感应光透明11-15
• 1.2.1 基本原理11-13
• 1.2.2 光群速度减慢13-14
• 1.2.3 基于 EIT 的光存储14-15
• 1.3 本论文的基本内容15-17
• 第二章 论文研究背景17-25
• 2.1 四能级 N 模型中泵浦光对 EIT 的影响17-21
• 2.2 四波混频转换效率抑制21-25
• 第三章 铷原子蒸汽中基于电磁感应光透明的高效率光存储的理论研究25-39
• 3.1 引言25-26
• 3.2 冷原子中存储效率的分析计算26-35
• 3.3 热原子中存储效率的分析计算35-39
• 第四章 铷原子蒸汽中基于电磁感应光透明的高效率光存储的实验研究39-47
• 4.1 引言39
• 4.2 能级结构和实验装置39-41
• 4.3 实验结果与讨论41-45
• 4.4 本章小结45-47
• 论文总结与展望47-49
• 参考文献49-54
• 附录：实验基础54-59
• 作者简介和在校期间取得的科研成果59-60
• 致谢60

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张宇,张建玮,陈徐宗;基于电磁感应透明的光存储的数值模拟研究及多脉冲存储分析[J];北京大学学报(自然科学版);2005年03期

2 郭瑞民,肖峰,陈帅,张宇,周小计,王义遒,陈徐宗;电磁感应透明(EIT)的实验和理论研究[J];北京石油化工学院学报;2002年04期

3 曹远洪;何庆;杨林;;芯片原子钟——CPT钟研究进展[J];电讯技术;2010年06期

4 张亚茹;孔令凯;冯卓宏;郑志强;;基于电磁感应透明的二维可控光子晶体分功率器[J];福建师范大学学报(自然科学版);2009年06期

5 金黎慧;龚尚庆;钮月萍;金石琦;;Electromagnetically induced transparency and controllable group velocity in a five-level atomic system[J];Chinese Optics Letters;2006年05期

6 蔡德欢;李媛;马荣;郜江瑞;张俊香;;简并能级系统中的量子相干效应与暗态[J];量子光学学报;2012年04期

7 蔡德欢;张俊香;程荣龙;李中华;;开放简并二能级原子系统F_g=2

本文编号：851818