基于rb原子电磁诱导透明的量子干涉实验研究

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1、第19卷第4期原子与分子物理学报Vol.19,№.42002年10月CHINESEJOURNALOFATOMICANDMOLECULARPHYSICSOct.,2002文章编号:100020364(2002)0420407204X基于Rb原子电磁诱导透明的量子干涉实验研究1,211111涂鲜花,王谨,何明,汪毅,江开军,詹明生(1.中科院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室,武汉430071;2.中科院安徽光学精密机械研究所激光光谱学实验室,合肥230031)85摘要:报道了基于RbD2线电磁诱导透明(EIT)的量子干涉现象,发现当一耦合光和探测光之间满足拉曼共振条

2、件时出现电磁诱导透明现象,在某些条件下也观察到电磁诱导吸收(EIA)。而当用一束耦合光和一束泵浦光共同作用于5S1/2,F=3→5P3/2,F′=3和5S1/2,F=3→5P3/2,F′=4能级上时,探测光的吸收谱表现出三峰结构,并且峰强弱与两耦合光之间的相对强度有关。关键词:量子干涉;电磁诱导透明中图分类号:O413.1文献标识码:A[3]1引言取得了突出结果,ChienLiu等成功地把光信息存储在原子介质中长达800μs。1999年,L.V.Hall[1]自1991年Harris小组成功实现Sr原子的电[5]等在超冷原子中成功地将光速减小到17m/s。关磁诱导透明(EIT)实验

3、以来,基于此现象的光与原于电磁诱导透明的研究主要集中在碱金属原子D1子之间相互作用的研究已经成为新的研究热点,例线上,理论方面多是基于三能级系统基础上的量子[2][3][4]如在非线性光学、无反转激光、光存储、光速干涉和非线性过程,最近出现了基于四能级系统的[5][6,7]减慢、量子噪声抑制以及量子信息诸方面都双缀饰态之间的量子干涉的实验和理论报道[12,13]。取得了重要进展。同时光子作为量子信息的一种可本文首次对85Rb的D2线多能级EIT基础上的量子靠的载体,以其速度快、保密性能高等特点,具有其干涉进行了研究,观察到了电磁诱导透明(EIT)和它信息载体无法比拟的优势,从而使电

4、磁诱导透明电磁诱导吸收(EIA)同时出现,发现当三束光(一耦在量子信息存储与传输中潜在的应用引起人们广泛合光、一泵浦光和一探测光)作用在原子介质时,探的兴趣。这些现象的物理实质是原子的相干布局囚测光的吸收呈现三峰结构,该结构的出现与耦合光禁,即在光场的作用下,原子被诱导到相干布局囚禁与泵浦光相对强度之比有关。[8]态,从而表现出对光的吸收的不敏感性,Lukin首次从理论上提出了暗态(darkstates)的概念,认为电2实验与讨论磁诱导透明是源于电磁场诱导的原子相干与量子干涉现象,是交流Stark效应和量子干涉共同作用的图1给出了85Rb原子能级图和实验光路图。[9]结果;M.O.

5、Scully等认为电磁诱导透明现象是由外腔反馈式半导体激光器DL1和DL2分别作为耦于耦合光与探测光之间强的相互作用对基态到激发合光和探测光光源,其中DL1经一声光调制器态之间的跃迁产生了相消干涉,原子被激发到暗态,AOM(121MHz)分成0级和-1级光,两者与探测不再与探测光作用,从而表现为探测光的透明。近光同向进入Rb样品吸收池,用一半波片调节探测年来,人们也在探索EIT现象在弱光非线形光学例光的偏振方向,使耦合光和探测光的偏振方向相互[10,11]如光开关等方面的应用。电磁诱导透明与超垂直,同时,在吸收池前面加一小孔光阑使三束光能冷原子相结合,在光速减慢及信息存储方面的研究

6、很好地重合。极化分束片PBS用以将探测光和耦X收稿日期:2002203218作者简介:涂鲜花(1973-),女,河南沈丘人,博士,主要从事原子分子物理研究。408原子与分子物理学报2002年图中可见,随着耦合光的不断兰移,在5S1/2F=2→5P3/2F′吸收包络处出现的吸收减小(透明)的峰的位置也作相应右移,使得透明峰的位置与耦合光的频率始终满足Raman共振条件。这正是电磁诱导透明的典型特征。在5S1/2F=3处的吸收同样也因耦合光的存在而减少,此处的耦合光与探测光频率相同,因而应归为耦合光的光泵漂白效应所引起的。在适当的条件下(如图3曲线B)该处的吸收反被增强(倒吸收尖峰),

7、应归为电磁诱导吸收(EIA)现象。然后加上声光调制器,把0级光的频率调谐在5S1/2F=3→5P3/2F′=4附近,此时-1级光的频率在5S1/2F=3→5P3/2F′=3附近,当探测光的频率与-1级光的频率满足Raman共振时,发现在5S1/2F=2→5P3/2F′处出现电磁诱导透明现象的同时,在5S1/2F=3→5P3/2F′处的吸收峰也比只有一个耦合光(图2)的情形发生了变化,吸收信号表现为三个小峰,并且三个峰的性质和强度随两耦合光的相对强度发生变化,如图3曲线