原子系综拉曼散射中的三波混合实验研究

发布时间：2017-09-01 00:10

  本文关键词：原子系综拉曼散射中的三波混合实验研究

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【摘要】：碱金属原子系综因其良好的信息存储能力和集体增强作用,已被广泛地作为非线性作用介质应用于量子信息和量子调控等领域。而碱金属原子系综里的拉曼散射过程也已成为光与物质间量子态交换的重要技术。本论文主要研究热的碱金属(铷87)原子系综里拉曼散射过程中的三波混合特性。 阂值效应是拉曼散射的一个重要性质,但同时也缺乏细致深入的研究。热的铷87原子系综拉曼散射中的低阈值现象已经被发现,过去的理论却不足以对其进行准确地描述。同时,阈值以上的拉曼散射中,原子自旋波与散射场之间的相位关联特性的应用,由于散射场自发相位的随机性而受到限制。此外,分离变量条件下原子系综拉曼散射中的量子效应则受到自发随机噪声的干扰。针对这些问题,我们进行的研究及结果如下： 1.我们利用一个简单的参量理论解释了热的铷87原子系综里拉曼散射过程中的低阈值现象。同时在实验上证明,铷87原子系综里拉曼散射的阈值,与原子自旋波的退相干时间以及原子系综与光之间的耦合系数有关。我们的研究结果表明,由于原子自旋波的作用,碱金属原子系综里的拉曼振荡可以被描述成一个无镜的参量振荡过程,其起源是原子自旋波的相干建立。这部分内容被安排在第二章进行介绍。 2.我们基于铷87原子自旋波的存储能力,利用强度关联测量来消除自发拉曼散射中散射场的随机相位的影响。由此提出并实验证明了一套基于原子系综拉曼散射的相位存取方案。基于该方案,写入和读出过程所产生散射场之间的强度关联函数的干涉图样在实验上被已观测到。这部分内容将在第三章进行介绍。 3.在第四章,我们主要研究了热的铷87原子系综拉曼读取过程中的四波混频噪声。实验证明,依据原子能级跃迁选择定则,使用圆偏振光可以有效降低铷87原子系综里的四波混频跃迁通道,从而抑制噪声。同时,拉曼读取效率不受影响。
【关键词】：原子系综 拉曼散射 三波混合 阂值 强度关联 四波混频
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O562
【目录】：

• 内容摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1. 绪论11-24
• 1.1. 原子系综在量子光学中的应用11-13
• 1.2. 原子系综里的拉曼散射13-18
• 1.3. 原子自旋波18-22
• 1.4. 论文的立论依据及框架22-24
• 2. 原子系综里拉曼散射中的无镜参量振荡现象24-41
• 2.1. 背景介绍24-30
• 2.1.1. 光学参量振荡24-25
• 2.1.2. 拉曼散射中的阈值现象25-30
• 2.2. 理论描述30-33
• 2.3. 实验验证33-40
• 2.4. 小结40-41
• 3. 基于强度关联测量的拉曼相位存取41-58
• 3.1. 背景介绍41-44
• 3.1.1. 相位存取41-42
• 3.1.2. 关联函数42-44
• 3.2. 实验方案44-51
• 3.3. 实验验证51-57
• 3.4. 小结57-58
• 4. 原子系综拉曼散射中的四波混频噪声抑制58-79
• 4.1. 背景介绍58-62
• 4.1.1. 光与原子相互作用中的噪声58-60
• 4.1.2. 四波混频噪声的抑制60-62
• 4.2. 实验装置62-66
• 4.3. 结果分析66-77
• 4.3.1. 四波混频噪声66-75
• 4.3.2. 读取效率75-77
• 4.4. 小结77-79
• 5. 总结与展望79-83
• 附录：铷87原子D1线能级结构及相关参数83-87
• 参考文献87-94
• 博士研究生期间发表的学术论文及申请的专利94-95
• 致谢95

【共引文献】

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本文编号：768735