四波混頻產生明亮糾纏光和腔與原子強相互作用的相關研究.pdf

1、本文介紹我在攻讀博士期間的相關研究工作，主要包括四部分:a.利用四波混頻產生明亮糾纏光場方面的研究;b.內腔四波混頻過程;c.超強耦合條件下，三能級EIT介質與腔的耦合系統(tǒng)的多正交模劈裂;d.在MIT聯(lián)合培養(yǎng)期間，學習和參與的部分工作。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現(xiàn)以來，四波混頻過程一直受到人們的關注，特別是最近在原子氣室內利用非簡并四波混頻過程產生強關聯(lián)

2、的明亮孿生光束的實驗，使其成為量子光學研究領域的熱點。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關聯(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、強度差壓縮和反壓縮噪聲譜，克服了以往實驗中的困難;二、研究了額外噪聲對四波混頻產生壓縮光的影響，通過理論分析找到了消除額外噪聲和最大化壓縮的方法，并通過實驗進行了證明。
　　b.對于熱原子

3、或泵浦光遠失諧時，四波混頻過程一般需要泵浦光功率較高。而在弱光條件下，可以利用相干增強提高四波混頻轉化效率，另一個辦法是通過諧振腔增強提高轉化效率。在第二章中介紹我們利用腔增強作用，并借助于雙光子躍遷產生的大的色散，實現(xiàn)腔內多共振的相關理論和實驗。OPO效率為20％，閾值為35mW。
　　c.強耦合是實現(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，是腔量子電動力學關心的重要問題。第三章中我們將討論利用大粒子數(shù)

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

5、3.7mm的腔，由于實驗裝置的獨特設計，捕獲原子的MOT可以直接重合到腔內，自由空間捕獲原子的技術和基于腔捕獲、裝載原子的技術都可以直接應用到該實驗中，給實驗帶來了很多方便，同時也使該系統(tǒng)具有更大的應用前景。在單原子探測實驗中，選擇直接利用非常弱的泵浦光激發(fā)腔內裝載的原子產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)能在實驗中成功的分辨出腔內的兩個原