銫原子系統(tǒng)中量子關(guān)聯(lián)及光子晶體特性的實(shí)現(xiàn).pdf

1、量子關(guān)聯(lián)是量子通信中的重要組成部分,在確保信息安全,增大信息容量等方面具有經(jīng)典信息無(wú)法比擬的優(yōu)越性。而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子通信必須借助于基于原子量子存儲(chǔ)的量子中繼器,因此,波長(zhǎng)與原子吸收線和光通訊窗口相應(yīng)的量子關(guān)聯(lián)的制備、操控與應(yīng)用是量子通信研究領(lǐng)域一直受關(guān)注的焦點(diǎn)研究課題之一。多年來(lái)研究最多的制備關(guān)聯(lián)和糾纏光的方法是用光學(xué)參量下轉(zhuǎn)換和倍頻過(guò)程,所制備的糾纏光的波長(zhǎng)一般很難與原子吸收線相匹配,也很難實(shí)現(xiàn)與原子發(fā)生相互作用所必須的連續(xù)可調(diào)諧機(jī)制

2、。為此,通過(guò)原子介質(zhì)直接制備量子關(guān)聯(lián)和糾纏顯得尤為重要。該論文圍繞原子汽室中明亮孿生光束的制備,對(duì)有關(guān)原子汽室光學(xué)厚度,原子汽室中的非線性,原子汽室中的光學(xué)光子晶體效應(yīng)進(jìn)行了研究,包括以下四部分:
　　第一章在光與原子的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中,很多物理過(guò)程都是基于原子的相干效應(yīng)來(lái)完成的,如光減速、光存儲(chǔ)、非線性等;因此這一章簡(jiǎn)單介紹了電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng),重點(diǎn)闡述了光與原子非線性相互作用過(guò)程中的重要效應(yīng)——電磁誘導(dǎo)光柵。
　　第二章光學(xué)厚度

3、是光與原子相互作用過(guò)程中原子系統(tǒng)的一個(gè)重要參量,利用光與簡(jiǎn)單二能級(jí)原子相互作用的布洛赫方程,在滿足躍遷選擇定則的前提下,把方程推廣到了真實(shí)的原子系統(tǒng),然后考慮了原子的速度分布以及傳輸效應(yīng),精確的模擬了不同偏振和強(qiáng)度的光通過(guò)不同溫度原子汽室的透射曲線,并通過(guò)比爾法則計(jì)算出了原子汽室的光學(xué)厚度,得出了光學(xué)厚度與光的強(qiáng)度和偏振、原子汽室的溫度都有關(guān)系,光強(qiáng)越大,光學(xué)厚度越小;原子汽室溫度越高,光學(xué)厚度越大。
　　第三章實(shí)驗(yàn)研究了銫原子汽

4、室作為非線性介質(zhì)的拉曼四波混頻非線性效應(yīng),測(cè)量并分析了不同長(zhǎng)度原子汽室和不同泵浦光光強(qiáng)下的探針場(chǎng)與共軛場(chǎng)之間的量子關(guān)聯(lián),得到最大2.5dB的關(guān)聯(lián)光束。建立了依賴于具體原子系統(tǒng)的有效哈密頓量,通過(guò)分束器模型分析了損耗對(duì)量子關(guān)聯(lián)的影響。理論計(jì)算了相同參量下不同原子的增益和量子關(guān)聯(lián),揭示了銫原子汽室中獲得量子關(guān)聯(lián)的機(jī)制。
　　第四章理論研究了駐波場(chǎng)作用下的電磁誘導(dǎo)透明介質(zhì)的吸收特性,實(shí)驗(yàn)測(cè)量了光通過(guò)駐波場(chǎng)作用下的銫原子汽室的透射特性,發(fā)

5、現(xiàn)其在一定的頻率區(qū)域存在類似于光子晶體中光子帶隙的強(qiáng)吸收。而且駐波場(chǎng)的強(qiáng)度在空間上的周期性分布會(huì)引起作用介質(zhì)的折射率在空間上的周期性調(diào)制。因此,通過(guò)調(diào)節(jié)形成駐波場(chǎng)的兩束光場(chǎng)的相對(duì)頻率失諧,可以方便的對(duì)光子帶隙的中心頻率位置進(jìn)行操控。
　　其中創(chuàng)新性的工作有
　?、?實(shí)驗(yàn)研究了不同能級(jí)和不同溫度的銫原子汽室中在不同光強(qiáng)和不同偏振光作用下的光學(xué)厚度,并在理論上對(duì)其進(jìn)行了精確模擬。為精確標(biāo)定高溫下原子汽室的光學(xué)厚度提供了一種很好的