本文關(guān)鍵詞： 電磁誘導(dǎo)透明 電磁誘導(dǎo)光柵 光學(xué)厚度 量子關(guān)聯(lián) 光子晶體　出處：《山西大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：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。為此,通過原子介質(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,很多物理過程都是基于原子的相干效應(yīng)來完成的,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程中的重要效應(yīng)——電磁誘導(dǎo)光柵。第二章光學(xué)厚度是光與原子相互作用過程中原子系統(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)度的光通過不同溫度原子汽室的透射曲線,并通過比爾法則計(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��；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)量了光通過駐波場(chǎng)作用下的銫原子汽室的透射特性,發(fā)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Ⅰ.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方法。Ⅱ.在銫原子汽室中利用拉曼四波混頻產(chǎn)生了高頻差的明亮孿生光束,理論上為研究在原子系統(tǒng)中的強(qiáng)度差壓縮建立了依賴于具體原子系統(tǒng)參量的有效哈密頓量,揭示了不同原子汽室中獲得不同量子關(guān)聯(lián)度的關(guān)鍵機(jī)理。Ⅲ.在熱原子系統(tǒng)中利用駐波場(chǎng)作用下電磁誘導(dǎo)透明介質(zhì)對(duì)一定頻率區(qū)域探針場(chǎng)具有強(qiáng)吸收的特性,實(shí)現(xiàn)了類似于光子晶體所具有的光子帶隙特性,并且可以通過調(diào)節(jié)形成駐波場(chǎng)兩束光之間的失諧來對(duì)帶隙的中心頻率位置進(jìn)行操控。
[Abstract]:Quantum correlation is an important part in quantum communication, in order to ensure the information security, the superiority of classical information can not match the increasing data capacity and so on. And the realization of long-distance quantum communication must rely on quantum repeaters, atomic quantum memory based on the atomic absorption wavelength and quantum correlation line and optical communication window of the corresponding preparation control and application, is one of the research focus on the field of quantum communication has been popular for many years. Most of the research and preparation of related entangled optical method is to use optical parametric down conversion and frequency doubling process, the preparation of the entangled light wavelength and the atomic absorption line is generally difficult to match, it is difficult to achieve continuous tunable mechanism of interaction must be with atoms. Therefore, system directly through the atomic medium preparation of quantum correlation and entanglement is very important. The paper around the atomic vapor cell In the light of twin beams were prepared on atomic vapor cell optical thickness, nonlinear atomic vapor cell, photonic crystal optical effect of atomic vapor cell were studied, including the following four parts: the first chapter in the related experiments of light and atoms, many physical processes are based on Yu Yuanzi to complete the coherence effect the light speed, nonlinear optical storage, etc.; therefore this chapter simply introduces electromagnetically induced transparency, and expounds the important effects of the interaction of light and atoms in the nonlinear electromagnetically induced grating. In the second chapter, the optical thickness is an important parameter in the atomic system in the process of interaction between light and atoms. Using the Bloch equation of interaction between light and simple two level atom, satisfying the transition selection rules, the equation is extended to the real atomic system, and then consider the atomic velocity distribution in 鍙?qiáng)浼犺緭鏁堝海?

本文編號(hào)：1481553