用四能级系统研究相干布居囚禁态

为了了解双色激光对相干布居囚禁(CPT)原子频标和CPT磁场计等设备制备CPT态的特性,开展了用双色相干光对充有缓冲气体的样品泡中热运动87Rb原子制备CPT态的研究.将所有与激光无直接作用的态归结为一个"leaky trap"能态,用一个简化的四能级系统数学模型通过求解光学布洛赫(Bloch)方程对制备CPT态的特性开展了理论研究,重点讨论了热碰撞对于制备CPT态的原子能态的Λ构型中两基态的消相干效应.研究结果表明,热碰撞程度决定系综制备出CPT态的比例,这一消相干机制还造成系综的最大相干度偏离双色光两光强相等处.给出一个简化表达式,用来粗略估计CPT频标和CPT磁场计中消相干碰撞以及激光光强对相干程度的影响.     

利用激光边带注入法实现光脉冲的减速和存储

基于激光边带注入法在铷原子蒸气中实现了电磁诱导透明、光脉冲的减速和存储.为实现对铷原子的相干操控,将主激光器的输出锁定在铷87原子D1线F=1→F'=2的跃迁谱线上,经6.8 GHz电光调制器(EOM)调制后,负一阶频率边带与D1线F=2→F'=2跃迁频率共振.将负一阶频率边带注入锁定从激光器,主激光器和从激光器输出的两束激光和铷原子的两基态超精细能级达到双光子共振,实现相干操控铷原子.将主激光器和从激光器输出的两束激光作为探测光和耦合光输入到铷泡中,通过操控两光束的波形和开关观察到电磁诱导透明、光脉冲的减速和存储.     

基于铷原子D1线塞曼能级间跃迁的光脉冲减速

基于铷原子D1线塞曼子能级间跃迁,可以观察到光脉冲减速现象。在实验中,当一束弱的右旋圆偏振探测光和一束强的左旋圆偏振耦合光同时耦合87Rb原子D1线F=2→F’=1塞曼子能级间跃迁时,就能在原子介质中获得高色散低吸收的电磁诱导透明现象,观察到光脉冲减速效应。耦合光越弱,光脉冲减速越大;光脉冲宽度越小,光脉冲延迟时间与脉冲宽度的比值越大。     

利用脉冲空心阴极放电技术实现Kr原子级联双光子电离

高压脉冲放电后,Kr-U空心阴极放电(HCD)灯中的Kr原子有相当数量布居在长寿命的亚稳态1S_5(5_3P_2~0)上。我们利用两台可调谐脉冲染料激光器,首次实现了从(用脉冲HCD布居的)Kr原子)1S_5(5~3P_2~0)亚稳态开始抽运的两步级联光电离,从而为探测Kr等惰性气体原子的高激发态、Pydberg态及自电离态的性质提供了一种简便的实验方法。我们利用这一技     

金刚石NV色心系综内14N核自旋测量与调控

金刚石内氮空位(NV)色心中的氮核自旋是一个原子级别磁结构,无法如同NV电子自旋一样在任意磁场下受光泵浦极化。随机指向的氮核自旋缩短了NV色心电子自旋的相干时间,限制了NV色心电子自旋的传感测量能力。通过激光、微波和射频脉冲共同作用完成NV色心中氮核自旋的磁共振测量和调控,表明其可以被调控和初始化。研究结果表明,NV色心中的¹⁴N核自旋在2.79、4.95和7.11 MHz处具有共振信号。测量得到的核自旋系综Rabi信号在11个π脉冲的脉冲宽度射频作用后仍然具有明显相干性,而电子自旋系综在7个π脉冲的脉冲宽度微波作用后已经完全退相干,表明其具有远优于NV电子自旋的相干性质。引入单个π脉冲脉冲宽度的射频信号后,¹⁴N核自旋在一个态上的布居数降低了50%。这项工作可为在基于NV色心的传感测量应用中引入核自旋调控提升传感能力提供技术支撑。     

天然铷(Rb)原子气体的法拉第(Faraday)效应反常色散研究

法拉第(Faraday)效应反常色散是指在原子气体吸收线附近的色散及磁光法拉第效应,天然铷中含有72.2％的~(85)Rb和27.8％的~(87)Rb,当Rb原子处于磁场中时,每个超精细能级都将分裂成2F+1个Zeeman子能级,对D2线(780nm)而言,~(85)Rb和~(87)Rb共有48对左旋圆和右旋圆偏振跃迁。 当一束近共振的线偏振光平行于外加纵向磁场通过Rb气室时,由于反常色散其偏振面发生偏转。     

PMD补偿反馈控制信息DOP与DGD的数学模型

与电功率反馈控制信息相比,偏振度(DOP)作为偏振模色散(PMD)动态补偿技术中的反馈控制信息在码率透明等方面有其优势.本文以准单色光理论和2×2相干矩阵为基础,推导了DOP与差分群延迟(DGD)之间的一般数学关系,推导中考虑了光脉冲波形函数、脉冲宽度、光在两个偏振主态上分光比等因素对这一关系的影响;给出了表示两偏振主态(PSP)方向上光脉冲交叠程度的相干函数;计算了当脉冲波形函数为高斯型时DOP的表示式,给出了当分光比为0.5和不同高斯脉冲宽度下光偏振度随差分群延迟变化的关系曲线.将理论计算结果与用10Gb/s的伪随机序列在归零码(RZ)下的实验测量数据进行了比较,表明在一定的DGD范围内理论计算与实验结果一致.     

可光纤集成的相干态量子身份认证系统

报道了可光纤集成相干态量子身份认证实验系统。该系统采用偏振相干态的斯托克斯矢量作为量子信号载体,采用动态偏振控制器作为信号调制器,利用固有的相干态量子噪声保证系统的安全性。自行设计了脉冲激光驱动电路、微弱窄脉冲激光探测电路、信号同步模块,采用Socket网络通信程序在TCP/IP局域网中实现了量子保密通信所需要的经典通信。该相干态量子身份认证系统采用的运行密钥为12位,每个光脉冲包含40000个光子,传输速率达到8kbit/s,合法用户间误码率(BER)小于10-4。每传输一个比特信息,攻击者所能窃取的信息量I(Alice,Eve)<10-14bit。     

风振对OPGW偏振态和通信的影响

光纤复合架空地线(OPGW)中光信号的偏振态会因风振而改变,进而导致系统性能的劣化.为了了解风振对OPGW偏振态的影响,通过实验模拟了在不同摆动情况下OPGW的偏振态变化,并基于所测试的数据分析了偏振态的变化规律和风振对相干光通信的影响,给出了相干光通信系统中所需要补偿算法的计算依据.实验结果表明:2种风振导致的信号光...     

PMD补偿反馈控制信息DOP的研究

根据准单色光理论和2×2相干矩阵,推导了在偏振模色散(PMD)补偿技术中作为反馈控制信息的光偏振度(DOP)与光脉冲波形数、脉冲宽度、光在2个偏振主态(PSP)上分光比以及差分群延迟(DGD)之间的一般数学关系。提出了表示PSP方向上光脉冲交叠程度的相干函数。给出了当脉冲波形函数为高斯型的DOP表示式,并计算给出了在不同高斯脉冲宽度下DOP随DGD变化的关系曲线。利用10Gbit/s的伪随机序列分别在归零码(RZ)和非归零(NRZ)下实验测量了DOP随DGD变化的关系。对理论计算的曲线和实验结果进行了比较,表明在一定的DGD范围内理论计算与实验结果一致。     

激光二极管泵浦的Rb原子共振滤光器

原子共振滤光器(ARF)是一种新型的量子、电子器件,是国际上近年来新发展的一种光学滤光器件。它具有超窄带宽(约0.01?)、大接收角(±90°)等特点,其滤光信噪比比干涉滤光片高二、三个数量级,因而在通信、遥控等领域有重要应用。本文报告国内首次观测到的激光二极管(LD)泵浦的Rb原子共振滤光器的窄带滤光效应。 LD的780nm光将Rb原子从基态(5S_(3/2))泵浦到5P_(3/2)态,当有572nm信号光输入时,5P_(3/2)态Rb原子受激跃迁至7d态,7d态原子经6p、7p、8p态返回基态,分别     

光谱线自然增宽的半经典处理

用半经典处理方法,将经典振子的辐射与原子在激发态的几率的衰减率联系起来。振子的辐射功率的平均值等于在激发态的原子因自发发射而损失的功率,其中电偶极矩用量子力学计算.考虑到无辐射跃迁和辐射跃迁是同时发生的,自发发射所发射的光以指数衰减,时间常数是τ,因此自然线宽是△γ_N=1/2πτ,式中τ~(-1)=τ_3~(-1)+τ_nr~(-1),τ、τ_3和     

光泵三能级原子体系产生光子数压缩态

本文证明了光泵三能级原子体系可以产生光子数压缩态。分别计算了非相干泵浦、弱相干泵浦和强相干泵浦几种情形下的Fano因子。结果表明:利用激光去泵浦N个均匀加宽的三能级原子体系,在一定条件下可获得光子数压缩态,即(1)泵浦强度有一定的范围(弱相干泵浦);(2)泵浦激光器工作在远离阈值的区域;(3)原子个数N足够大,以保证     

由分子和原子混合共振增强四波混频产生的宽范围可调谐相干辐射

本文报道了由Na_2-Na系统中不等频两步混合共振四波混频这一特殊过程产生紫外宽范围(319.2nm—354.2nm)可调谐相干辐射的新结果。 在实验过程中,用一YAG激光泵浦的脉冲染料激光激发钠分子,在激发波长550—670nm范围内,钠分子总能共振吸收入射光(设频率为ω_1)而跃迁到A~1∑_u~+态或B~1∏_u态,通过受激发分子与基态原子的碰转能量转移过程,分子的激发态能量可转移给原子而使钠原子3P_(1/2,3/2)态获得布居。将由同一YAG激光泵浦的染料激光调谐到3P_(1/2)→4D共     

一种微型化制造的双腔结构芯片原子钟87Rb蒸汽腔

碱金属蒸汽腔是芯片原子钟（CSACs）中重要的核心部件之一,其微型化制造具有重要的实用价值,同时也非常具有挑战性。采用MEMS 技术批量化制作了具有双腔结构的芯片原子钟87Rb 蒸汽腔阵列。在阳极键合过程中,通过原位化学反应产生纯净的87Rb 元素蒸汽,缓冲气体（N2）采用反充的方法充入到87Rb 蒸汽腔内以保证缓冲气体的压强可以精确的控制。所设计的双腔结构可以防止原位化学反应中产生的杂质阻挡光路,从而能够提高探测到的光信号的强度。通过原子钟桌面系统测试,得到了87Rb 元素D1 线的光学吸收谱和用于芯片原子钟锁频的误差信号,在90℃时,87Rb 元素D1 线纠偏信号的线宽（波峰与波谷间距）可达到0.53 kHz。测试结果表明,双腔结构的87Rb 蒸汽腔满足芯片原子钟或其他芯片级原子器件的设计要求。     

85Rb和87Rb双磁光阱的同时实现及特性研究

双磁光阱的同步实现是利用冷原子干涉仪检验等效原理的重要实验基础之一。我们采用高频声光调制移频的方案获得了冷却囚禁85Rb和87Rb两种原子的激光,进而同步实现了两种原子的磁光阱。在此基础上,研究了双磁光阱中原子数与冷却光参数的关系,优化了实验参数,双磁光阱中两种原子的数目均达到109。     

文摘

超短脉冲光位相的诊断法是根据分频光栅(FROG)法提出的。该方法进入90年代后得到迅速发展。FROG法对由非线性晶体产生的自相关光加以分光,通过算法进行重复计算,最终获得电场轮廓。算法的步骤如下,首先假设相关函数E(t),计算自相关光的博里叶变换Esig(ω,τ)。振幅的平方相当于FROG数据,用测定值置换Eig(ω,τ)的振幅,进行傅里叶逆变换,返回到E(t),完成一个循环的重复计算。     

Cs-Rb混合蒸气中Cs8D+Rb5S碰撞能量转移

在Cs—Rb混合蒸气中．两步激发Cs原子到8D态，观察了Cs8D Rb5S→Cs5D Rb5P碰撞能量合并逆过程(REP)。应用双调制技术探测Rb5P原子发射的荧光．基态Rb原子密度用光学吸收方法测量，得到REP率系数．讨论了其它过程对率系数的影响。     

孤子激光器的特性分析

本文将孤于激光器作为一个由光纤产生注入信号的反馈器和一个放大器所构成的系统,讨论了反馈信号(孤子)的作用和影响。考虑到一般孤子脉宽为10~(-12)～10~(-14)秒,而横向弛豫时间和纵向弛豫时间一般都比孤子脉宽大得多,我们从考虑了注入信号的光与二能级原子系统的相干相互作用的Maxwell-Bloch方程出发,讨论孤子激光器的特性。结果表明:由光纤产生的二阶孤子反馈信号返回到放大介质中时,有可能在放大介质中产生脉宽逐渐被压窄的脉冲。最终形成场包络面积近似为π的稳定脉冲。计算表明了放大介质中所形成的脉冲形状很接近孤子,且与放大介质的面积定理一致。     

相干光通信系统中光束的偏振控制及控制算法研究

在相干光通信系统中,由于大气湍流的影响,信号光的偏振态具有不确定性,而光混频器对信号光和本振光的偏振态比较敏感。结合光混频器原理推导出信号光偏振态、中频信号和混频效率三者之间的关系,以中频信号幅值作为反馈控制信号光偏振态以提高混频效率,并设计一种适用于相干光通信系统的单粒子优化算法。实验结果表明,在闭环状态下,偏振控制系统中频信号的幅值快速增大,混频效率提升64%左右,中频信号幅值的波动方差减小为0.001,实现了相干光通信系统中的偏振控制。