本文選題：光與原子相互作用 + 拉曼散射　； 參考：《華東師范大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：光與原子相互作用過程是量子光學(xué)中研究的基本問題之一。在量子光學(xué)的一系列應(yīng)用中,如精密測量、量子信息、和量子計(jì)算等等,光一般都作為信息的載體,而原子則用來對(duì)光信號(hào)進(jìn)行操控。本論文著重討論基于熱原子系綜中拉曼效應(yīng)的光與原子相互作用過程,發(fā)現(xiàn)了一種新的相互作用機(jī)制,并利用這個(gè)機(jī)制構(gòu)造出新的干涉測量方法,最后研究了如何抑制相互作用中的噪聲問題。本論文可以分為以下四個(gè)部分：第一部分主要研究了增強(qiáng)拉曼過程的方法。我們利用了拉曼過程中光與原子之間產(chǎn)生的相干特性,引入反饋的機(jī)制,使得拉曼過程進(jìn)行的更加迅速、高效、穩(wěn)定。這些新方法都是光與原子之間的非線性轉(zhuǎn)換過程。具體的內(nèi)容見第二章。第二部分研究了拉曼過程中光與原子的線性相互轉(zhuǎn)換過程。我們?cè)敿?xì)地討論了一種在強(qiáng)光場的驅(qū)動(dòng)下,光與原子相干疊加態(tài)之間的類拉比振蕩現(xiàn)象。利用這一現(xiàn)象,我們可以人為地控制能量在光與原子之間的分配,這個(gè)過程也可以作為光波與原子自旋波的線性分束合束器。具體內(nèi)容見第三章。第三部分是對(duì)光與原子相互轉(zhuǎn)換過程的應(yīng)用,我們構(gòu)造出了新型的光與原子混合干涉儀。通過結(jié)合兩次光波與原子自旋波的分束合束過程,我們構(gòu)造出了一種新型的光與原子混合干涉儀。這種新型的混合干涉儀的兩臂分別是光波和原子自旋波,它可以同時(shí)感受到光場和原子自旋波上的相位改變,相比傳統(tǒng)的全光干涉儀或者原子干涉儀擁有更廣闊的應(yīng)用。具體的內(nèi)容見第四章。第四部分是對(duì)抑制拉曼過程中四波混頻噪聲的研究。我們通過將原子池放置在一個(gè)光學(xué)諧振腔中,巧妙地利用腔的選頻濾波特性,在增強(qiáng)光與腔內(nèi)原子耦合的同時(shí),大大降低了遠(yuǎn)失諧光與原子相互作用過程中的四波混頻噪聲。我們觀測到了目前在熱原子拉曼過程中所能達(dá)到的最低絕對(duì)噪聲本底。具體內(nèi)容見第五章。
[Abstract]:The interaction between light and atom is one of the basic problems in quantum optics. In a series of applications of quantum optics, such as precision measurement, quantum information, quantum computation and so on, light is generally used as the carrier of information, while atoms are used to manipulate optical signals. In this paper, we mainly discuss the interaction between light and atom based on Raman effect in thermal atomic ensemble, and find out a new interaction mechanism, and construct a new interferometric method using this mechanism. Finally, the problem of how to suppress the noise in the interaction is studied. This thesis can be divided into four parts: the first part mainly studies the method of enhancing Raman process. We take advantage of the coherence between light and atoms in the Raman process and introduce the feedback mechanism to make the Raman process more rapid, efficient and stable. These new methods are all nonlinear conversion processes between light and atoms. See chapter II for details. In the second part, we study the linear conversion process between light and atom in Raman process. We discuss in detail a kind of rabbit-like oscillation between the coherent superposition states of light and atoms driven by a strong light field. By using this phenomenon, we can artificially control the distribution of energy between light and atom, and this process can also be used as a linear beam splitter of light wave and atomic spin wave. See chapter III for details. The third part is the application of the conversion process between light and atom. We construct a new type of optical and atomic hybrid interferometer. By combining the beam splitting process between two light waves and the atomic spin wave, a new type of optical and atomic hybrid interferometer is constructed. The two arms of this new hybrid interferometer are light wave and atomic spin wave respectively. It can feel the phase change of light field and atomic spin wave at the same time. Compared with the traditional all optical interferometer or atomic interferometer, it has a wider application. See Chapter IV for details. The fourth part is about the suppression of four-wave mixing noise in Raman process. By placing the atomic cell in an optical resonator, we make use of the selective frequency filtering characteristics of the cavity skillfully, while enhancing the coupling between the light and the atom in the cavity, and at the same time greatly reducing the four-wave mixing noise in the process of the far-detuned light interacting with the atom. We have observed the lowest absolute noise background that can be achieved in the thermal atom Raman process. See chapter V for details.
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O431.2

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