冷原子EIT介質(zhì)中的原子記憶.pdf

1、近年來，由于相干光場與多能級原子相互作用發(fā)生的量子干涉效應，將會產(chǎn)生多種很有意義的物理現(xiàn)象，因此光與原子相互作用成為了物理學中倍受人們關(guān)注的一個重要研究內(nèi)容。其中電磁感應透明效應(EIT)可以使光的吸收減小、色散增強，降低光脈沖的群速度并將其壓縮到原子介質(zhì)中，這在理論和實驗上得到了人們廣泛的研究。利用EIT效應將光量子信息存儲在原子介質(zhì)中是目前量子信息科學的一個重要研究內(nèi)容。
　　1975年，德國科學家漢斯和美國科學家肖洛提出了激

2、光冷卻氣體原子的概念，同年，美國科學家提出了激光冷卻氣體離子的方案。隨后人們利用激光冷卻與俘獲中性原子技術(shù)實現(xiàn)了冷原子介質(zhì)的制備。由于在熱原子系綜中不可避免的熱運動所導致的多普勒效應以及原子相互之間的碰撞所導致的退相干效應，將為進一步進行原子物理的實驗研究帶來了眾多的不利因素。而在冷原子系綜中，由于原子處于較低溫環(huán)境中，由熱運動引起的多普勒效應和退相干效應被很好的避免，因此在冷原子系綜中研究關(guān)于原子物理和量子光學的物理現(xiàn)象，已經(jīng)成為人們

3、近年來關(guān)注的熱點。
　　本文中主要介紹我們實驗上用到的俘獲87Rb冷原子的(MOT)磁光阱裝置及實驗參數(shù)，并在87Rb冷原子介質(zhì)中利用電磁感應透明(EIT)動力學過程將光脈沖存儲在原子兩基態(tài)的相干性中，實現(xiàn)了光學脈沖的存儲與釋放。實驗研究了耦合光功率對光脈沖存儲釋放信號的影響以及在外磁場條件下Larmor進動導致的釋放信號崩塌和復原現(xiàn)象。通過光泵浦將原子制備在原子的某個確定的磁精細能級上，最終實現(xiàn)了雙通道光脈沖的存儲和釋放。本文主

4、要介紹的工作有以下內(nèi)容:
　　1)具體介紹激光冷卻俘獲中性原子的原理，介紹了改進后的用于冷卻與俘獲87 Rb原子的(MOT)磁光阱裝置。我們實驗室利用收集熒光的方法測得了俘獲的冷原子數(shù)目約為1010個，密度大約為1011個/cm3;通過短程飛行時間法(Time of Flight，TOF)，在原子自由下落過程中獲得探針光的吸收信號，理論擬合得到冷原子云的溫度約為300μK，該冷原子云能夠作為較高質(zhì)量的EIT介質(zhì)，滿足了我們進行原子

5、相關(guān)的實驗研究的需求。
　　2)在實驗過程中，把同一臺795nm半導體激光器產(chǎn)生的激光分為探針光和耦合光，目的是為了提供較好的相干光束。為了使得探針光和耦合光分別作用在5S1/2，F(xiàn)=1→5P1/2，F(xiàn)'=1和5S1/2，F(xiàn)=2→5P1/2，F(xiàn)'=1的躍遷上(兩基態(tài)5S1/2，F(xiàn)=1與5S1/2，F(xiàn)=2頻率相差6.8GHz)，須將探針光頻率相對耦合光藍移6.8GHz，我們采用了往返兩次穿過的聲光頻移系統(tǒng)將探針光的頻率藍移6.8GH