缓冲气体在原子汽室中相干效应研究

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量子光学即量子场理论和物理光学的总和,一直是人们研究的热点话题。早期的量子光学现象包括黑体辐射,拉曼散射,光电效应等,在人们对光属性的认识以及光与物质相互作用过程中起着举足轻重的作用。近年来,光与原子相互作用已经成为量子光学领域的一个重要研究分支,极大地推动了未来量子通信的发展,因此被广大物理学者深入研究。在光与原子相互作用中,原子相干效应成为被研究的焦点。电磁诱导透明是光与原子相互作用过程中的一种原子相干效应,它表现为介质对共振频率处的探针场吸收减弱并且产生陡峭的正常色散,利用这一特性可以操控光脉冲的群速度。除此之外在量子信息存储,单光子制备等方面有潜在的应用价值。  首先,本文就相干布居俘获,电磁诱导透明和电磁诱导吸收这三种基本的原子相干效应阐述其物理机制,背景知识以及研究进展。在原子系统中相干效应的研究中实现光放大具有重大意义,因此我们利用Tripod型双EIT能级体系,通过改变原子温度,泵浦功率以及信号光失谐,有效的抑制光场吸收与自发辐射噪声,实现了低噪声的光放大,实验与理论一致,这对光量子器件的开发以及非经典光源的制备有重要的意义。在原子汽室中充入缓冲气体进行相干效应的研究已经成为了当前的研究热点。在本文研究电磁诱导透明效应中我们在Cs原子汽室中充入Ne作为缓冲气体。首先,我们在V型三能级系统中,用暗态理论数值模拟了dephasing与介质对探针场吸收的关系,并且在实验上探究了缓冲气体的分压与EIT效应的关系,发现原子温度一定时缓冲气体分压越大,介质对探针场的吸收越强,EIT效应越不明显。该实验结果较为充分地说明dephasing诱导干涉的物理机制是受激辐射与自发辐射的竞争。
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