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Journal of Applied Optics

波数失配调控的双通道电磁诱导透明与吸收切换

Chenjie WANG, 西安工程大学 理学院,陕西 西安 710048, Ziyi WU, Yang LIU, Jiale SONG, Xiang'an YAN

Published Jan 1, 2025• 0 citations
Publisher

Abstract

提出了一种在室温多普勒展宽铷原子系统中实现双通道电磁诱导透明与电磁诱导吸收高效切换的方案。基于Y型四能级结构,采用缀饰微扰链方法,推导了探测场传输谱对波数失配、探测场强度及耦合场失谐的解析表达式。研究结果表明,通过将一子系统的探测场与耦合场波长设为相近(如780 nm与776 nm),可有效抑制多普勒展宽;另一子系统采用短波长耦合场(如480 nm)并匹配低衰减率激发态(如44D5/2),可获得高分辨率的双电磁诱导透明窗口。研究还发现,增强探测场可实现电磁诱导透明向电磁诱导吸收的转换,但强场引发的饱和与功率展宽效应会淹没双通道结构;通过增大耦合场失谐可有效抑制该效应,实现双通道电磁诱导吸收的高效、独立切换。本研究为在非均匀展宽介质中实现多通道量子光调控提供了理论依据,对多通道量子存储、光开关及频分复用光调制器等器件的设计具有指导意义。

DOI
10.5768/jao202546.0612011

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ACTA PHOTONICA SINICA•Jan 1, 2025•0 citations

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基于原子四波混频的非相敏放大器是实验制备强度差压缩态光场的理想方案之一,提升其量子特性对于此非经典光场在量子信息和精密测量领域应用具有重要意义。利用分束器作为反馈控制器,将非相敏放大器输出的共轭光场部分反馈回真空端口,可实现其输出光场强度差压缩特性增强。针对相干反馈的非相敏放大器,本论文系统研究了其压缩增强效果随系统物理参数的依赖关系。研究结果表明,在忽略损耗的理想情况下,通过调控反馈控制器的反射率可实现无穷大的压缩增强效果。在实际实验系统的参数条件下,相干反馈系统依然可以实现显著的压缩增强。本论文研究成果可为基于相干反馈的非经典光场操控提供理论依据。

Acta Sinica Quantum Optica•Jan 1, 2024•0 citations

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原子磁强计以其高灵敏度和成本低等优势受到了越来越多的关注,如今,进一步提高原子磁强计的芯片集成度已成为主要趋势,因为它有利于生物磁性测量与成像。但是,目前实现原子磁强计小型化的主要障碍是微加工原子气室的光学元件分立。鉴于此,笔者提出一种基于新兴超表面的超紧凑片上原子气室方案,该方案将超表面与各向异性腐蚀的单晶硅相结合,在保证高灵敏度的同时提高了原子气室的集成度。该方案能够对圆偏振入射光束进行光路操纵,效率可达到80%。超表面采用厚度为500 nm的硅设计而成,可以通过基本的微加工工艺直接在原子气室上制造。所设计的新型原子气室具有集成度高、可大批量制造的优点,为未来生物磁性传感系统的发展提供了参考。

Chinese Journal of Lasers•Jan 1, 2024•3 citations

High-resolution measurement of multi-channel fluorescence spectra from the 5D5/2 state of 87Rb atoms via two-photon excitation

XU Zhenlu, ZHANG Jianan, LIU Yimin +7 more

本文采用780 nm探测光与776 nm耦合光组成的双光子激发方案,测量了87Rb原子5D5/2态的荧光光谱,利用高分辨光谱仪首次实现了5D态经由6P和5P能级衰变至基态的多通道荧光光谱(包括420.3 nm、421.7 nm、762 nm以及795 nm)的光谱分辨,光谱分辨率优于0.5 nm。研究了探测光强度、耦合光强度及其偏振组合、缓冲气体对各通道荧光强度的影响。研究结果表明,探测光与耦合光功率增强会导致荧光信号出现饱和效应;偏振调制效应在圆偏振光条件下更为显著;充入缓冲气体Ne会加速饱和及自吸收过程,同时Ne原子与铷原子的碰撞促进了5D5/2→5D3/2能级的无辐射转移,增加了衰变路径,从而释放出新的荧光信号。该工作加深了对碱金属原子双光子激发动力学、碰撞诱导能级转移机制的理解,为碰撞效应对荧光测温过程的影响提供了实验参考,也为相关测温方案向里德堡体系的拓展提供了光谱学技术。

Acta Physica Sinica•Jan 1, 2026•0 citations

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白捷仁 Jieren BAI, 周笑艳 Xiaoyan ZHOU, Xueshi Guo +2 more

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Acta Sinica Quantum Optica•Jan 1, 2025•0 citations

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利用超短脉冲激光泵浦光子晶体光纤,在四波混频等非线性效应和光纤色散的作用下,制备了中心波长为1550 nm、光谱宽度为5 nm的光通信波段超强光子关联光场,二阶关联函数g(2)(0)高达774.2±6.0。通过分析相干光场、热光场和光子关联光场的光子数统计分布以及二阶关联函数g(2)(0)随平均光子数变化的情况,发现光通信波段超强光子关联光场具有更宽的光子数分布范围和更高的二阶关联函数。研究结果表明,通过调节超短脉冲激光泵浦功率,辐射光场的光子统计特性可以在相干光场、热光场和光子关联光场之间转换。利用所提方法制备的超强光子关联光场为量子精密测量、量子计算等领域的研究提供了新的技术手段。

Acta Optica Sinica (Online)•Jan 1, 2024•1 citation
提出了一种在室温多普勒展宽铷原子系统中实现双通道电磁诱导透明与电磁诱导吸收高效切换的方案。基于Y型四能级结构,采用缀饰微扰链方法,推导了探测场传输谱对波数失配、探测场强度及耦合场失谐的解析表达式。研究结果表明,通过将一子系统的探测场与耦合场波长设为相近(如780 nm与776 nm),可有效抑制多普勒展宽;另一子系统采用短波长耦合场(如480 nm)并匹配低衰减率激发态(如44D5/2),可获得高分辨率的双电磁诱导透明窗口。研究还发现,增强探测场可实现电磁诱导透明向电磁诱导吸收的转换,但强场引发的饱和与功率展宽效应会淹没双通道结构;通过增大耦合场失谐可有效抑制该效应,实现双通道电磁诱导吸收的高效、独立切换。本研究为在非均匀展宽介质中实现多通道量子光调控提供了理论依据,对多通道量子存储、光开关及频分复用光调制器等器件的设计具有指导意义。
基于频率转移技术提出了一种新型红外绝对辐亮度测量方法,实现了红外光源在3 390 nm的绝对辐亮度测量,将光量子“无溯源”定标技术拓展至中波红外。首先,用775 nm连续激光泵浦非周期性极化铌酸锂下转换产生1 005 nm/3 390 nm非简并相关光子对,再利用上转移技术将3 390 nm转换至810 nm,采用参量下转换时间符合法绝对定标上转换单光子探测器在3 390 nm绝对通道量子效率,结合光路的孔径与视场,实现绝对功率响应度至绝对辐亮度定标转换。介绍了基于相关光子时间特性的探测效率定标方法和频率转移的实验装置,分析了死时间、后脉冲、意外符合、非公共部分光路差异性等问题。然后,用定标光路测量了黑体辐射源在125 ℃~200 ℃共4个温度点下3 390 nm的辐亮度,将测量结果与普朗克公式计算辐亮度结果进行对比验证,得到的最大差异为4.3%。研究结果表明,利用下转换和上转换相结合能将相关光子定标技术拓展至中波红外,对实现3 000 nm后的中波红外绝对辐射测量有潜在的应用价值。
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原子磁强计以其高灵敏度和成本低等优势受到了越来越多的关注,如今,进一步提高原子磁强计的芯片集成度已成为主要趋势,因为它有利于生物磁性测量与成像。但是,目前实现原子磁强计小型化的主要障碍是微加工原子气室的光学元件分立。鉴于此,笔者提出一种基于新兴超表面的超紧凑片上原子气室方案,该方案将超表面与各向异性腐蚀的单晶硅相结合,在保证高灵敏度的同时提高了原子气室的集成度。该方案能够对圆偏振入射光束进行光路操纵,效率可达到80%。超表面采用厚度为500 nm的硅设计而成,可以通过基本的微加工工艺直接在原子气室上制造。所设计的新型原子气室具有集成度高、可大批量制造的优点,为未来生物磁性传感系统的发展提供了参考。
本文采用780 nm探测光与776 nm耦合光组成的双光子激发方案,测量了87Rb原子5D5/2态的荧光光谱,利用高分辨光谱仪首次实现了5D态经由6P和5P能级衰变至基态的多通道荧光光谱(包括420.3 nm、421.7 nm、762 nm以及795 nm)的光谱分辨,光谱分辨率优于0.5 nm。研究了探测光强度、耦合光强度及其偏振组合、缓冲气体对各通道荧光强度的影响。研究结果表明,探测光与耦合光功率增强会导致荧光信号出现饱和效应;偏振调制效应在圆偏振光条件下更为显著;充入缓冲气体Ne会加速饱和及自吸收过程,同时Ne原子与铷原子的碰撞促进了5D5/2→5D3/2能级的无辐射转移,增加了衰变路径,从而释放出新的荧光信号。该工作加深了对碱金属原子双光子激发动力学、碰撞诱导能级转移机制的理解,为碰撞效应对荧光测温过程的影响提供了实验参考,也为相关测温方案向里德堡体系的拓展提供了光谱学技术。
集成光子芯片为压缩态光场的产生提供了一个可靠和易于扩展的平台。基于低损耗氮化硅微环谐振腔的四波混频过程是产生压缩态光场的重要途径。本文基于氮化硅材料平台,优化了高质量氮化硅薄膜的制备工艺和微环谐振腔的加工过程,制备出多种尺寸和结构的低损耗氮化硅微环谐振腔。通过搭建的测试系统,系统分析了这些微环谐振腔的透射率、耦合状态和品质因子。实验结果表明,所制备的微环谐振腔具有稳定的本征品质因子,其中横截面尺寸为2000 nm′290 nm微环谐振腔的本征品质因子可达1.5′106,对应的波导传输损耗约为0.23 dB/cm。理论计算表明,该结构最优能够产生片上约9 dB的压缩态光场,当考虑总检测效率为40%时,预估可以直接观察到2 dB的压缩态。该研究为片上产生高质量的连续变量压缩态提供了实验基础。
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