基于Rb原子电磁诱导透明的量子干涉实验研究.pdf

第 19 卷第 4 期 原 子 与 分 子 物 理 学 报 Vol. 19，( .4 )**) 年 1* 月 +,-./0/ 1234.56 27 5829-+ 5.: 926/+3654 ;,0-+0 2= . ， )**) 文章编号： 1***?*@A4 （ )**) ） *4?*4*B?*4 基于 4C 原子电磁诱导透明的量子干涉实验研究 * 涂鲜花1，)，王 谨1，何 明1，汪 毅1，江开军1，詹明生1 （ 1 . 中科院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室，武汉 4@**B1 ； ) . 中科院安徽光学精密机械研究所激光光谱学实验室，合肥 )@**@1 ） 摘要：报道了基于DE 4C D ) 线电磁诱导透明（ /-8 ）的量子干涉现象，发现当一耦合光和探测光之间满足拉曼 共振条件时出现电磁诱导透明现象，在某些条件下也观察到电磁诱导吸收（ /-5 ）。而当用一束耦合光和一束 泵浦光共同作用于 E S 1 / ) ， F F @ → EP @ / ) ， F F @ 和 E S 1 / ) ， F F @ → EP @ / ) ， F F 4 能级上时，探测光的吸收谱表现 出三峰结构，并且峰强弱与两耦合光之间的相对强度有关。 关键词：量子干涉；电磁诱导透明 中图分类号： 241@ . 1 文献标识码： 5 1 引言 自 1991 年 ,GHHIJ ［ 1 ］小组成功实现 0H 原子的电 磁诱导透明（ /-8 ）实验以来，基于此现象的光与原 子之间相互作用的研究已经成为新的研究热点，例 如在非线性光学［)］、无反转激光［@］、光存储［4］、光速 减慢［E］、量子噪声抑制以及量子信息［A，B］诸方面都 取得了重要进展。同时光子作为量子信息的一种可 靠的载体，以其速度快、必威体育官网网址性能高等特点，具有其 它信息载体无法比拟的优势，从而使电磁诱导透明 在量子信息存储与传输中潜在的应用引起人们广泛 的兴趣。这些现象的物理实质是原子的相干布局囚 禁，即在光场的作用下，原子被诱导到相干布局囚禁 态，从而表现出对光的吸收的不敏感性， 6KLIM ［ D ］首 次从理论上提出了暗态（ NGHL JGOJ ）的概念，认为电 磁诱导透明是源于电磁场诱导的原子相干与量子干 涉现象，是交流 0GHL 效应和量子干涉共同作用的 结果； 9 . 2. 0=Kll P ［ 9 ］等认为电磁诱导透明现象是由 于耦合光与探测光之间强的相互作用对基态到激发 态之间的跃迁产生了相消干涉，原子被激发到暗态， 不再与探测光作用，从而表现为探测光的透明。近 年来，人们也在探索 /-8 现象在弱光非线形光学例 如光开关［1*，11］等方面的应用。电磁诱导透明与超 冷原子相结合，在光速减慢及信息存储方面的研究 取得了突出结果， +QIOM 6IK 等［@］成功地把光信息存 储在原子介质中长达 D** μ J 。 1999 年， 6 . V . ,Gll 等［E］在超冷原子中成功地将光速减小到 1B R S J 。关 于电磁诱导透明的研究主要集中在碱金属原子 : 1 线上，理论方面多是基于三能级系统基础上的量子 干涉和非线性过程，最近出现了基于四能级系统的 双缀饰态之间的量子干涉的实验和理论报道［1)，1@］。 本文首次对DE 4C 的 D ) 线多能级 /-8 基础上的量子 干涉进行了研究，观察到了电磁诱导透明（ /-8 ）和 电磁诱导吸收（ /-5 ）同时出现，发现当三束光（一耦 合光、一泵浦光和一探测光）作用在原子介质时，探 测光的吸收呈现三峰结构，该结构的出现与耦合光 与泵浦光相对强度之比有关。 ) 实验与讨论 图 1 给出了 DE 4C 原子能级图和实验光路图。 外腔反馈式半导体激光器 :61 和 :6) 分别作为耦 合光和 探 测 光 光 源，其 中 :61 经 一 声 光 调 制 器 529 （ 1)1 9,T ）分成 * 级和 U 1 级光，两者与探测 光同向进入 4C 样品吸收池，用一半波片调节探测 光的偏振方向，使耦合光和探测光的偏振方向相互 垂直，同时，在吸收池前面加一小孔光阑使三束光能 很好地重合。极化分束片 ;V0 用以将探测光和耦 * 收稿日期： )**)?*@?1D 作者简介：涂鲜花（ 19B@ U ），女，河南沈丘人，博士，主要从事原子分子物理研究。 合光（泵浦光）分离。外加光路通过饱和吸收分别对 两激光器进行稳频和移频， Do pp ler 加宽线型内的饱 和吸收谱作为光谱定标的参考。 不加声光调制器（载波驱动功率为零）时， DL1 仅输出 0 级光（作为耦合光），固定耦合光的波长于 不同的值，扫描探测光时得到如图 2 所示的吸收谱。 图中可见，随着耦合光的不断兰移，在 5 S 1 / 2 F = 2 → 5P 3 / 2 F 吸