里德堡原子电磁诱导光栅的反常特性研究

发布时间：2020-05-25 06:42

【摘要】：里德堡原子是指最外层电子被激发到主量子数n很大的高激发态原子。与普通中性原子相比,里德堡原子具有很长的寿命、强的长程相互作用、巨大的电偶极矩等独特的内禀属性。近年来,这类原子凭借其优越性已被广泛地应用于量子信息技术、原子纠缠、量子逻辑门等方面的研究。尤其在原子光学领域,可被用于获得光场与原子间的强相互作用。本文中,我们基于里德堡电磁诱导透明技术提出了奇异性里德堡电磁诱导光栅的产生方案。这里的奇异性表现在一束弱的探测光通过原子介质后可产生单方向衍射或单方向的高阶衍射。具体的实现是通过对双光子失谐施加空间依赖的调制,结合驻波型耦合光场,本质上改变了探测光色散函数的的奇偶特性。研究发现当双光子失谐的调制幅度适中时,可实现完美的单向衍射光栅。此外,由于范德瓦耳斯相互作用和光与原子介质作用长度的交互影响,改善了原子介质的光学性质,我们发现随着范德瓦耳斯相互作用强度的增大,弱探测光分散的能量集中转移到了高阶方向,从而实现了强阻塞下可控的高阶衍射光栅。我们的研究成果为实验上实现光栅的非对称、单向及高阶衍射提供了新的思路,为新型里德堡量子光学器件的设计奠定了基础。
【图文】：

图 1.1 里德堡原子示意图。Fig1.1 A diagram for one Rydberg atom.能级遵循一个简单的公式，称为里德堡公式[2]： ( ) ( ) 为有效主量子数， 为量子亏损，，和激发的有关。 是考虑了原子核质量的里德堡常数，对 ，理论表达式为： 量， 表示电子质量， 为真空介电常数， 为

图 1.2 两偶极子相互作用示意图。Fig 1.2 Dipolar interaction between two Rydberg atom，A 和 B 表示两个里德堡原子，由于长程相 B 原子核的电子之间没有直接的交换作用，经典偶极矩分别为 、 的两偶极子为例，于ě ，ě ，原子核静止，则两偶极子间的相互V | | 表示偶极矩，这里 和 表示两不同的V ∑ | |
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O562

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本文编号：2679738