【摘要】：在過去的二十年里,人們?yōu)榱颂岣叻蔷�性轉(zhuǎn)換,把研究目光轉(zhuǎn)移到與光場(chǎng)發(fā)生相互作用的原子介質(zhì)上,通過光與原子協(xié)同作用來制備原子系統(tǒng)的量子相干實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)非線性效應(yīng)。光與原子協(xié)同作用的方式有很多,比如通過電磁感應(yīng)透明過程制備的原子相干實(shí)現(xiàn)了效率較高的頻率轉(zhuǎn)換。同樣,通過拉曼過程制備原子自旋波也實(shí)現(xiàn)了原子的量子相干,原子自旋波因?yàn)槠湓诹孔有畔⑦^程中應(yīng)用的潛力吸引了很多的研究目光。近來采用原子自旋波作為“種子波”參與拉曼散射過程的方案,實(shí)現(xiàn)了有效增強(qiáng)拉曼頻率轉(zhuǎn)換。并且還在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了相干反饋的情形下實(shí)現(xiàn)高效率的拉曼轉(zhuǎn)換,而且泵浦光為脈沖和連續(xù)兩種模式下均實(shí)現(xiàn)了斯托克斯光場(chǎng)高達(dá)50%的轉(zhuǎn)換效率和反斯托克斯光場(chǎng)30%的轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)圍繞拉曼過程具備高轉(zhuǎn)換的特點(diǎn),在量子精密測(cè)量方面也有著應(yīng)用。我們所進(jìn)行的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：1：在較低光強(qiáng)情形下通過相干反饋拉曼過程可以實(shí)現(xiàn)有效的拉曼頻率轉(zhuǎn)換,我們建立和推導(dǎo)了一種理論模型去描述這個(gè)增強(qiáng)拉曼過程-相干反饋關(guān)聯(lián)增強(qiáng)拉曼散射(cascade-CERS)。這個(gè)拉曼散射過程通過注入原子自旋波以及斯托克斯光作為“種子”光場(chǎng),并且原子自旋波以及斯托克斯光相關(guān)聯(lián)。此過程能夠不斷被重復(fù)而使得拉曼轉(zhuǎn)換持續(xù)增強(qiáng)直至飽和。因?yàn)楹?jiǎn)單地可操作性,這樣的一個(gè)增強(qiáng)拉曼散射過程將會(huì)在量子信息、非線性光學(xué)和光學(xué)計(jì)量等方面有著更深入的應(yīng)用研究。2：光與原子自旋波間的量子關(guān)聯(lián)可以被用來組成SU(1,1)混合型干涉儀。在這種新型的SU(1,1)型光學(xué)干涉儀中,干涉儀的一支臂將被原子自旋波所代替。在干涉儀中,相位敏感的探測(cè)不僅包括光場(chǎng),也包括原子自旋波。對(duì)于相干壓縮態(tài)作為相位敏感場(chǎng)輸入時(shí),在合適的條件下相位靈敏度可以達(dá)到海森堡量子極限。我們也研究了斯托克斯光場(chǎng)傳播損耗和原子自旋波的失相對(duì)相位靈敏度的影響。這種這種光-原子關(guān)聯(lián)SU(1,1)混合型干涉儀提供了一種精密測(cè)量的不同方法,成為一種非線性干涉儀有效的補(bǔ)充。
[Abstract]:In the past two decades, in order to improve the nonlinear transformation, people have turned their attention to the atomic medium which interacts with the light field, and the quantum coherence of atomic system has been prepared by the cooperation of light and atom to realize the enhancement of nonlinear effect. There are many ways for the interaction between light and atom, such as the efficient frequency conversion of atomic coherence produced by electromagnetic induction transparency process. In the same way, the atomic spin waves are produced by Raman process to realize the quantum coherence of atoms. The atomic spin waves have attracted a lot of attention because of their potential application in quantum information processes. Recently, the atomic spin wave is used as the "seed wave" to participate in the Raman scattering process, which realizes the effective enhancement of Raman frequency conversion. And the Raman conversion is realized in the case of coherent feedback. The conversion efficiency of Stokes field and anti-Stokes field is 50% and 30% respectively. At the same time, the Raman process has the characteristics of high conversion, and has been used in quantum precision measurement. The results are as follows: 1. In the case of low light intensity, we can realize effective Raman frequency conversion by coherent feedback Raman process. We establish and deduce a theoretical model to describe the enhanced Raman process-coherent feedback correlation enhanced Raman scattering (cascade-CERS). This Raman scattering process is performed by injecting atomic spin waves and Stokes light as "seed" light fields, and the atomic spin waves and Stokes light are associated with each other. This process can be repeated continuously, so that the Raman conversion continues to enhance until saturation. Because it's easy to operate, such an enhanced Raman scattering process would be in quantum information, The quantum correlation between light and atomic spin waves can be used to form a SU (1 / 1) hybrid interferometer. In this new type of SU (1t1) optical interferometer, one arm of the interferometer will be replaced by atomic spin waves. In interferometers, phase-sensitive detection includes not only light fields, but also atomic spin waves. For the coherent squeezed state as the input of the phase sensitive field, the phase sensitivity can reach the Heisenberg quantum limit under suitable conditions. We also study the effects of Stokes field propagation loss and the loss of phase sensitivity of atomic spin waves. The optoatomic correlation SU (1t1) hybrid interferometer provides different methods for precise measurement and is an effective supplement to a nonlinear interferometer.
【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)】：O413.1

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