原子热运动对电场量子测量的影响及修正方法

基于里德堡原子电磁诱导透明(EIT)效应的电场量子测量方法,能够突破传统基于电学原理、光学原理测量法在测量精度和灵敏度上的极限,并且具有自校准性。采用热里德堡原子进行测量具有工程应用的便捷性,但是原子热运动形成的多普勒效应会导致EIT谱峰发生频移和形变,混淆电场对原子的相干效应,从而影响电场测量精度。基于激光、电场与原子的作用机理,以及原子热力学,该文提出通过调整探测光和耦合光频率,修正原子热运动对电场量子测量影响的方法。首先,假设里德堡原子静止不动,建立和求解密度矩阵方程,描述双光子阶梯型三能级系统的EIT光谱;然后,引入温度与原子运动数学关系,将温度造成的原子热运动多普勒影响量化为探测光和耦合光频率失谐量,通过修正探测光和耦合光的频率来抵消该影响。仿真实验表明,该文提出的修正方法效果良好,该研究有利于推进基于里德堡原子电场量子测量的实用化进程。

Coherent effect of triple-resonant optical parametric amplification inside a cavity with injection of a squeezed vacuum field

In theory, we study the quantum tluctuatlons ot tlae suDllarmonlc renecteu nela Irom a ulplc-rc^ulltUtt IdU^ClIClatC optical parametric amplifier （OPA） inside an optical cavity. We discuss two cases, where the linewidth of the harmonic field is either much narrower or broader than the subharmonic field. Since an electromagnetically-induced-transparency （EIT）-like effect can be simulated in a triple-resonant OPA, the output spectra from a triple-resonant OPA with a squeezed vacuum input may simulate the phenomenon of the response of an EIT medium for squeezed states. This scheme can be implemented with present experimental setups.

太赫兹多波段类电磁诱导透明超材料的研究

本文设计了一种多金属横条超材料结构,在0.5~1.2 THz之间产生多波段类电磁诱导透明(EIT-like)效应,改变上层金属条之间的间距以及电磁波的入射角度,发现所设计器件具有角度不敏感的特性。将上层金属横条都替换成石墨烯材料后,通过改变加载在石墨烯上的电压,可以调节EIT窗口,在慢光器件方面有潜在应用。

基于里德堡原子的微波电场测量技术

微波电场测量是电子信息系统的核心技术之一,在雷达、通信、导航、电磁频谱监测等领域应用极其广泛.然而,随着应用需求的不断提高,传统的微波电场测量技术在接收灵敏度、精确度、工作带宽、天线尺寸等方面面临极大挑战.里德堡原子具有较大的电偶极矩,对外电场的响应极为敏感,尤其是里德堡能级间共振频率的微波电场.基于里德堡原子与微波电场的量子相干效应(Autler-Townes分裂效应和AC-Stark效应),可实现微波电场的高灵敏度测量,是一种有别于传统的新型微波电场测量技术.本文主要综述了基于里德堡原子的微波电场测量技术的基本原理、研究进展、技术优势,并对其未来发展方向和应用前景进行了展望.

四能级原子量子相干过程中瞬态光学特性

利用半经典理论研究了N-型四能级相干原子的瞬态光学特性。理论分析表明:当信号光开启的瞬间,介质对探针光的非线性吸收从接近于零的状态迅速增加,经过驰豫振荡过程,趋于稳定状态。本文的研究结果将为吸收型光子开关的设计提供理论依据和参考。

基于全介质超材料的电磁感应透明开关实验研究

设计了一种基于全介质超材料的电磁感应透明开关,该器件是由载有变容二极管的方形金属双开口环谐振器和长方体形全介质谐振器构成。方形金属双开口环谐振器产生偶极子谐振,全介质块产生米氏谐振,这两种谐振之间的近场耦合作用导致了低损耗的电磁感应透明效应。进一步地,变容二极管的非线性响应使得该器件具有非线性电磁感应透明效应特征,模拟实现了电磁开关功能。本文利用数值仿真和实验测试证明了全介质电磁开关的有效性。结果表明:该器件结构能够模拟实现电磁感应透明效应,并且,当施加在变容二极管两侧的电压从1 V变化到6 V时,在1.59 GHz处实现了约8 dB的传输对比度,模拟实现了电磁开关功能。提出的全介质/金属结构在微波电路、非线性光学和电磁开关等领域具有良好的应用前景。

Sr原子电磁感应透明效应相关理论研究

从理论上研究了Sr原子系统中电磁感应透明(EIT)效应及其伴随的Kerr非线性效应。计算表明,将一级冷却得到的Sr冷原子粘团作为光场与原子相互作用的EIT介质,用较弱的耦合光可以得到一个非常窄的EIT窗口和较强的Kerr非线性效应。该研究结果为实现689 nm激光器的线宽压窄及应用EIT效应进行88Sr玻色子冷原子光钟研究提供了理论参考。

准Λ型四能级原子系统在弱场中的增益及电磁感应透明

利用数值模拟的方法讨论了稳态下准型四能级原子与两光场相互作用系统对探测场的增益以及与粒子数布居规律之间的关系。结果表明即使在场较弱的情况下,随着探测场和它所对应能级间跃迁频率失谐量的变化,系统在所有拉比频率相位为零时对探测光总会同时呈现三个增益峰和两个固定的产生电磁感应透明(EIT)现象的位置,并且当系统呈现电磁感应透明的同时,探测场所对应的高能级粒子数为零;而拉比频率相位的变化则会导致系统对探测光既有吸收也有增益,并且也呈现电磁感应透明现象,但仅仅相位的变化并不影响高能级的粒子数分布。值得注意的是该结果均在精确求解下所得。