铯原子中光脉冲存储和光学锁相环的研制

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本文的工作旨在系统深入地研究铯原子Zeeman结构中电磁感应透明现象,实现光脉冲在电磁感应透明介质中的超慢群速度传播,并最终实现光脉冲在电磁感应透明介质中的存储。此外,通过研制光学锁相环实现独立激光器之间位相和频率的锁定,为实现超精细结构下的光脉冲的超慢群速度和长时间的存储奠定坚实的基础。本文的内容分为四部分。 第一部分是从理论和实验上研究了基于铯原子Zeeman子能级的电磁感应透明现象,其中包括了A型结构和V型结构的电磁感应透明现象。着重分析了电磁感应透明线宽和渡越时间、光束夹角、磁场、温度等因素的关系,实现了60kHz的窄线宽电磁感应透明信号.提出了电磁感应透明中非相干泵浦速度选择作用的理论,并且从实验上验证了该理论的正确性。 第二部分是在铯原子中实现了脉冲光的超慢群速度传播,此时群速度为2000m/s。并且在世界上首次实现了铯原子中基于暗态极化声子理论模型的光脉冲的存储,脉冲的存储时间达到了25μs。 第三部分是研究了电磁感应透明介质中脉冲光群速度的控制。通过非相干泵浦的速度选择作用理论,实现了A型结构和V型结构中群速度的控制。并且从色散的角度验证了非相干泵浦的速度选择作用对电磁感应透明的影响。 第四部分是通过研制窄线宽的半导体激光器和光学锁相环,在国内实现了两台独立半导体激光器之间位相和频率的锁定。实验测得两束激光的相干度达到了99%。光学锁相环的研制融合了激光技术、微波技术、锁相环技术等多种技术,为今后在铯原子基态超精细能级结构中开展超慢群速度和长时间光存储的研究奠定了基础。
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