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用于铯原子内态操控的双光子拉曼激光的产生及应用

王志辉 田亚莉 李刚 张天才

用于铯原子内态操控的双光子拉曼激光的产生及应用

王志辉, 田亚莉, 李刚, 张天才
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  • 双光子拉曼过程是一种有效制备和控制原子内态的方法, 在原子内态操控和基于原子的量子信息处理中具有重要意义. 研制用于特定原子的拉曼激光是实现该过程的重要一步. 报道了利用光纤波导相位调制器及滤波器等实现用于铯原子内态操控的拉曼激光的方法, 并成功用于单个铯原子的内态精密操控. 通过4.6 GHz的微波信号源直接驱动波导相位调制器高效地获得光场的调制边带, 并利用自由光谱区为9.19 GHz的法布里-珀罗腔将载波及二阶边带滤掉, 获得了频率精确、相差9.19 GHz的拉曼激光. 经过基于光纤振幅调制器的功率稳定系统, 最终可以获得总功率为73 μupW、长时间内波动为2.2%的拉曼激光束, 并将此光束用于激发单个铯原子, 实现了|6S1/2, F=4, mF=0和|6S1/2, F=3, mF=0 之间的可控拉比操作.
      通信作者: 李刚, gangli@sxu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11125418, 91336107, 61275210, 61227902)和国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB921601)资助的课题.
    [1]

    Kuhr S, Alt W, Schrader D, Dotsenko I, Miroshnychenko Y, Rosenfeld W, Khudaverdyan M, Gomer V, Rauschenbeutel A, Meschede D 2003 Phys. Rev. A 21 213002

    [2]

    Khudaverdyan M, Alt W, Dotsenko I, Förster L, Kuhr S, Meschede D, Miroshnychenko Y, Schrader D, Rauschenbeutel A 2005 Phys. Rev. A 71 031404

    [3]

    Yavuz D D, Kulatunga P B, Urban E, Johnson T A, Proite N, Henage T, Walker T G, Saffman M 2006 Phys. Rev. Lett. 96 063001

    [4]

    Jones M P A, Beugnon J, Gaëtan A, Zhang J, Messin G, Browaeys A, Grangier P 2007 Phys. Rev. A 75 040301(R)

    [5]

    Li G, Zhang S, Isenhower L, Maller K, Saffman M 2012 Opt. Lett. 37 851

    [6]

    Choi K S, Deng H, Laurat J, Kimble H J 2008 Nature 452 67

    [7]

    Vo C, Riedl S, Baur S, Rempe G, Drr S 2012 Phys. Rev. Lett. 109 263602

    [8]

    Sangouard N, Guérin S, Yatsenko L P, Halfmann T 2004 Phys. Rev. A 70 013415

    [9]

    Jin S Q, Gong S Q, Li R X, Xu Z Z 2004 Phys. Rev. A 69 023408

    [10]

    Li Z H, Li G, Zhang Y C, Zhang P F, Zhao D M, Guo Y Q, Wang J M, Zhang T C 2011 Acta Optica Sinica 31 0102002 (in Chinese) [李卓恒, 李刚, 张玉驰, 张鹏飞, 赵冬梅, 郭龑强, 王军民, 张天才 2011 光学学报 31 0102002]

    [11]

    Bouyer P, Gustavson T L, Haritos K G, Kasevich M A 1993 Opt. Lett. 18 649

    [12]

    Szymaniec K, Ghezali S, Coghnet L, Clairon A 1997 Opt. Commun. 144 51

    [13]

    Liu S P, Zhang Y C, Zhang P F, Li G, Wang J M, Zhang T C 2009 Acta Phys. Sin. 58 285(in Chinese) [刘四平, 张玉驰, 张鹏飞, 李刚, 王军民, 张天才 2009 物理学报 58 285]

    [14]

    Zhang Y C, Wang X Y, Li G, Wang J M, Zhang T C 2007 Acta Phys. Sin. 56 2202(in Chinese) [张玉驰, 王晓勇, 李刚, 王军民, 张天才 2007 物理学报 56 2202]

    [15]

    Zhang Y F, Li G, Zhang Y C, Zhang P F, Wang J M, Zhang T C 2011 Acta Phys. Sin. 60 104206(in Chinese) [张艳峰, 李刚, 张玉驰, 张鹏飞, 王军民, 张天才 2011 物理学报 60 104206]

    [16]

    Frese D, Ueberholz B, Kuhr S, Alt W, Schrader D, Gomer V, Meschede D 2000 Phys. Rev. Lett. 85 3777

    [17]

    Snadden M J, Clarke R B M, Riis E 1997 Opt. Lett. 22 892

    [18]

    Santarelli G, Clairon A, Lea S N, Tino G 1994 Opt. Commun. 104 339

    [19]

    Grimm R , Weidemuller M 1999 arxiv: Physics 9902072

    [20]

    Guo Y Q, Li G, Zhang Y F, Zhang P F, Wang J M, Zhang T C 2012 Sci. China: Phys. Mech. Astron. 55 1523

  • [1]

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    [6]

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    [7]

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    [16]

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    [3] 吴彬, 程冰, 付志杰, 朱栋, 邬黎明, 王凯楠, 王河林, 王兆英, 王肖隆, 林强. 拉曼激光边带效应对冷原子重力仪测量精度的影响. 物理学报, 2019, 68(19): 194205. doi: 10.7498/aps.68.20190581
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-03-26
  • 修回日期:  2015-05-05
  • 刊出日期:  2015-09-20

用于铯原子内态操控的双光子拉曼激光的产生及应用

  • 1. 山西大学光电研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 太原 030006
  • 通信作者: 李刚, gangli@sxu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11125418, 91336107, 61275210, 61227902)和国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB921601)资助的课题.

摘要: 双光子拉曼过程是一种有效制备和控制原子内态的方法, 在原子内态操控和基于原子的量子信息处理中具有重要意义. 研制用于特定原子的拉曼激光是实现该过程的重要一步. 报道了利用光纤波导相位调制器及滤波器等实现用于铯原子内态操控的拉曼激光的方法, 并成功用于单个铯原子的内态精密操控. 通过4.6 GHz的微波信号源直接驱动波导相位调制器高效地获得光场的调制边带, 并利用自由光谱区为9.19 GHz的法布里-珀罗腔将载波及二阶边带滤掉, 获得了频率精确、相差9.19 GHz的拉曼激光. 经过基于光纤振幅调制器的功率稳定系统, 最终可以获得总功率为73 μupW、长时间内波动为2.2%的拉曼激光束, 并将此光束用于激发单个铯原子, 实现了|6S1/2, F=4, mF=0和|6S1/2, F=3, mF=0 之间的可控拉比操作.

English Abstract

参考文献 (20)

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