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纠缠光子对一直以来都是物理学研究的热门课题。一般纠缠光子对由自发参量下转换(SPDC)过程产生,但是它的线宽在THz量级,远大于原子的自然线宽,无法被用于与原子的相互作用。近年来,一种新的纠缠光子对的产生方法得到广泛的研究。即为利用自发四波混频过程产生纠缠光子对。 要实现这个过程,需要用到冷原子系综,由于其非线性效应明显以及极小的多普勒效应,为自发四波混频过程的发生提供了有利的条件。而实现冷原子,一般使用多普勒冷却和磁光阱。而在本文中,所使用的是二维磁光阱。由于其形状特殊,能产生长条形冷原子团,大幅度提高冷原子的光学深度。 在三能级系统中,coupling光在|1>(→)|3〉共振频率上,probe光在|2>(→)|3>共振频率上,当coupling光强远大于probe光时,会使得本来应被共振吸收的probe光透射出来,这就是电磁诱导透明(EIT)。在EIT的过程中,慢光效应也发生了。 在四能级双人结构中,存在着非线性的四波混频过程,当系统中存在着pump光、coupling光和probe光且满足能量守恒和相位匹配条件时,第四束光将会产生。其能量和波矢将满足ωs=ωp+ωc-ωprobe和ks=kp+kc-k probe。当probe光场为真空场时,四波混频过程仍然会自发的发生,|3>→|1>自发辐射的anti-Stokes光子充当了四波混频光场中的probe光场。而|1>|2>|3>能级构成了三能级EIT,使本来应共振吸收的anti-Stokes从介质中透射出来。由于EIT的慢光效应,anti-Stokes光子在介质中的传播比光速慢。在Stokes光子到达探测器开始,到anti-Stokes光子到达探测器为止,这段时间就是双光子的关联时间。同时自发四波混频过程满足能量守恒和相位匹配条件,Stokes光子与anti-Stokes光子是频率纠缠的。于是,通过自发四波混频过程,我们能得到时间-频率纠缠的光子对。 在实现二维磁光阱的实验中,我们制作了真空系统,其真空度高达2.1×10-10Torr;也自制了外腔式半导体激光器和锥形放大器,且都满足实验所需功率、线宽以及稳定性。我们通过自行绕制的线圈,产生磁场梯度达到10Gs/cm。最后搭建光路实现二维磁光阱,冷却光光路总效率为30%,回泵光光路总效率为50%,长条形的冷原子团在磁光阱中产生。 在EIT实验中,我们所使用的coupling光强为1.2mW,远大于probe光的50nW。通过用LABVIEW程序写的OD meter可以从示波器实时测得的实验数据计算出系统的OD。通过优化系统和改变参数,我们获得OD=40的冷原子团。在产生双光子的实验中,我们通过使pump光和coupling光互相耦合进光纤而使其波矢严格反向,我们制作了法布里-珀罗滤波器过滤掉Stokes光和anti-Stokes光中杂散光。通过单光子计数器与数字转换器,我们最终获得了双光子的关联函数,其单光子线宽为亚自然线宽量级。