在冷原子系綜中,利用自發(fā)拉曼散射過程產(chǎn)生光與原子糾纏,測量了恢復(fù)效率隨存儲時間的關(guān)系。實驗結(jié)果顯示在沒有施加軸向磁場時的存儲壽命僅僅只有40μs。而在施加軸向磁場的情況下,存儲時間在50μs以后甚至在400μs時都可以測量到明顯的恢復(fù)信號,存儲壽命明顯高于100μs,遠(yuǎn)高于未施加軸向磁場時的情況。對這個實驗現(xiàn)象進行分析認(rèn)為:原子所處的環(huán)境中存在磁場噪聲的影響,當(dāng)沒有軸向磁場時,噪聲會擾亂自旋波信號的相位;當(dāng)有軸向磁場時,磁場噪聲對自旋波相位的影響便被抑制了。 

【文章來源】：量子光學(xué)學(xué)報. 2020,26(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

實驗裝置

我們利用磁光阱技術(shù)來俘獲87Rb冷原子團,冷卻光經(jīng)過放大后,耦合到單模光纖輸出并且分為六束,頻率鎖定在|5S1/2,F=2→5P3/2,F′=3〉躍遷負(fù)失諧-20 MHz處,其中每束光的功率均為15 mW。再泵浦光的頻率鎖定在|5S1/2,F=1→5P3/2,F′=1〉共振躍遷線上,功率為12 mW。冷卻光和再泵浦光在原子處的光斑直徑均為4 cm,其中六束冷卻光兩兩對打分為三組,從六個方向交匯在矩形反亥姆霍茲線圈的磁場中心,再泵浦光匯入其中一組冷卻光中,最終俘獲到的冷原子團溫度達到約200 μK,光學(xué)厚度為20。實驗所用的能級圖如圖2所示,87Rb冷原子團初始時刻被制備到|5S1/2=1,F=1〉基態(tài)能級上,在各子能級上均勻分布。兩個態(tài)制備光的鎖定頻率分別為|5S1/2,F=2〉→|5P1/2,F′=1〉和|5S1/2,F=2〉→|5P1/2,F′=2〉且相互正交,兩束光在原子處的光斑直徑均為5 mm,功率都為10 mW。首先寫光為右旋圓偏振光,作用在|5S1/2,F=1〉→|5P1/2,F′=2〉躍遷正失諧20 MHz處與原子系綜相互作用,由于自發(fā)拉曼散射過程激發(fā)出斯托克斯光子,并且在原子系綜中存儲一段自旋波,激發(fā)出的光子經(jīng)過采集光路,使用一個四分之一波片和一個棱鏡,來提取其σ-偏振的光子,對應(yīng)原子系綜中形成的兩種自旋波S0,2和S-1,1。經(jīng)過一段存儲時間之后,再發(fā)出一束為右旋圓偏振光的讀光,鎖定頻率在|5S1/2,F′=2〉→|5P1/2,F=1〉共振躍遷線上,讀取存儲在原子系綜中的這兩種自旋波,功率為1.3 mW同樣使用一個四分之一波片和一個棱鏡來讀取其對應(yīng)偏振的反斯托克斯光子。

對于實驗的運行,我們采用NI公司的6713時序板卡來對MOT進行開關(guān)控制,所用的時序圖如圖3所示,制備冷原子MOT的重復(fù)頻率為20 Hz,在42 ms內(nèi)用來開啟MOT并俘獲原子。隨后的8 ms內(nèi)進行多次實驗循環(huán),循環(huán)過程通過FPGA模塊來控制,每個循環(huán)包括寫過程、讀過程和態(tài)清洗過程三個階段,其中寫過程的脈沖寬度為70 ns,讀脈沖的寬度為80 ns,態(tài)清洗光脈沖寬度為200 ns。實驗流程為:脈沖寬度為70 ns的寫光脈沖作用在冷原子系綜上,原子激發(fā)出斯托克斯光子并同時產(chǎn)生自旋波存儲在原子系綜中。自旋波在原子系綜中存儲一段時間也就是圖中的Δt,再發(fā)出80 ns脈寬的讀光與原子發(fā)生作用,將自旋波讀出。圖4 恢復(fù)效率隨存儲時間的變化曲線 (a)(b)(c)和(d)分別對應(yīng)B0=0 mG,10 mG,


本文編號：3613867