Electromagnetically Induced Transparency and Optical Pumping in the Hyperfine Paschen-Back Regime
本研究在高磁场(1.1 T)下对铷蒸气进行 EIT 和光泵浦光谱实验,通过调节控制激光功率实现从 EIT 到 Autler-Townes 分裂的转变,并验证了核自旋禁戒跃迁上的态制备,展示了该系统在量子控制中的优势。
2023-12-19 physics.atom-ph quant-ph
Triply-resonant Optical Parametric Oscillator by Four-wave Mixing with Rubidium Vapor inside an Optical Cavity
我们提出了一个实验演示的同时超过阈值振荡的斯托克斯和反斯托克斯场连同单个泵浦光与铷原子内的光学驻波腔。利用三能级原子系统中双光子跃迁产生的大色散,可以很容易地实现三重共振条件。该工作为实现高效率的非线性频率转换提供了一种途径,所产生的明亮Stokes和反Stokes腔输出光束在量子信息科学中具有潜在的应用价值。
2010-01-02 quant-ph
Nonclassical photon pairs from warm atomic vapor using a single driving laser
非经典光场的产生是量子光学研究和量子信息技术应用的重要手段。基于热原子蒸气中的自发四波混频过程,提出了非经典关联光子对源的实现方法。原子仅由单束激光以逆反射方式激发,并采用窄带频率滤波来选择关联光子对。通过分析光场的统计特性,证明了产生的光场的非经典性。所提出的源的测量参数的承诺进一步适用于有效的相互作用与原子系综。
2017-12-01 physics.atom-ph quant-ph
High nonclassical correlations of large-bandwidth photon pairs generated in warm atomic vapor
产生适合与原子相互作用的非经典光对应于广泛的量子光学社区所追求的关键目标。我们提出了一个前所未有的高度的非经典光子相关的温暖原子蒸气中的自发四波混频过程中产生的非经典光子对。我们展示了如何在蒸气室视口附近激发原子的独特组合,单激发激光束,双$Λ$能级方案,辅助光学泵浦和特定的光学滤波设置,允许产生的非经典光场的光谱带宽高达$560 \pm 20$ MHz和低双光子噪声。我们提供了一个特定的噪声机制,可观察到的光子相关性的技术和基本限制的定量分析。所提出的方案的整体技术简单性以及可用热原子蒸气实现的光谱匹配量子存储器的可用性,保证了实现GHz带宽按需非经典光源和高效量子通信节点的可行性。
2021-03-17 quant-ph
Cavity-enhanced detection of spin polarization in a microfabricated atomic vapor cell
本研究在微加工原子蒸气室中结合光学谐振腔与PDH技术,实现了电子自旋极化的无损高灵敏度探测,验证了理论模型并标定了光泵浦参数,达到量子噪声极限的探测水平。
2025-01-15 physics.atom-ph quant-ph
Transverse optical pumping of spin states
光抽运是使原子自旋系综初始化并保持在一个定义明确的量子自旋态的有效方法。标准的光抽运方法通过将光子角动量转换为自旋极化来定向自旋。通常,由于偶极相互作用的选择规则,自旋沿着光的传播方向取向。在这里,我们提出和实验证明,通过调制光的偏振,角动量垂直于光轴可以有效地转移到铯蒸气。横向泵浦方案采用横向取向的暗态,允许控制布洛赫球上的自旋轨迹。这种新机制适用于各种应用,特别是在量子精密测量中,并且可能有益于各种应用。
2019-05-29 physics.atom-ph quant-ph
Realistic theory of electromagnetically-induced transparency and slow light in a hot vapor of atoms undergoing collisions
我们提出了一个现实的理论处理的三能级$Λ$系统中的热原子蒸汽与耦合和探测场的任意强度的相互作用,导致电磁感应透明和慢光下的双光子共振条件。我们考虑到所有相关的退相干过程,包括col5Blisions。在强碰撞极限下有效地模拟了变速碰撞(VCC),这有助于实现整个多普勒轮廓上的耦合光束的光泵浦。的原子密度矩阵元素的稳态表达式进行数值计算,以产生实验测量的响应特性。的预测,考虑到在两个较低的水平的$Λ$的原子流入的动态速率,是在极好的协议与报告的实验结果为$^4$他 *。VCC参数所起的作用被认为是不同的渡越时间或拉曼相干衰减率。
2009-01-23 quant-ph
Ultra-bright biphoton emission from an atomic vapor based on Doppler-free four-wave-mixing and collective emission
我们提出了一种新的蝴蝶能级方案,从原子蒸气中产生高度相关的光子对。利用多光子无多普勒泵浦,背景瑞利散射是偶极禁止的,并且允许在所有方向上的集体发射。这导致在全$4π$立体角中同时生成可用对。如果$\sim 10^6$原子的系综大小适中,收集这些对可以以每秒$\sim 10^{12}$的速率产生光子对。
2009-01-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Spin image of an atomic vapor cell with a resolution smaller than the diffusion crosstalk free distance
无扩散串扰距离是原子蒸气池中自旋像的一个重要参数,也被认为是空间分辨率的限制。然而,通过对抽运光进行空间和时间调制,利用数字调制器获得了可分辨条纹宽度为13.7~ $μ$ m的汽室自旋像,这比相应的无扩散串扰距离$\sim$ 138~ $μ$ m小得多。分析了扩散和不确定原理对空间分辨率的基本限制。
2019-04-18 physics.atom-ph quant-ph
Magnetically tuned, robust and efficient filtering system for spatially multimode quantum memory in warm atomic vapors
热原子蒸气量子存储器简单而稳健,但遭受许多产生过量噪声的寄生过程。为了在单光子状态下操作,输出光的精确滤波是必不可少的。在这里,我们报告了磁调谐吸收和法拉第滤波器的组合,这两个光方向不敏感,停止驱动激光器和衰减杂散荧光和四波混频,同时传输窄带斯托克斯和反斯托克斯在写入和读出过程中产生的光子。我们表征这两个过滤器相对于可调的工作参数。我们证明了一个显着增加的信噪比后,应用定性的拉曼散射光子之间的相关性的测量中看到的过滤器。
2015-09-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Compact Fiber-Coupled Narrowband Two-Mode Squeezed Light Source
本文报道了一种基于85Rb原子蒸气四波混频的紧凑型窄带光纤耦合双模压缩光源,在135 mW低泵浦功率下实现4.4 dB强度差压缩,适用于原子量子传感与量子网络。
2025-07-04 physics.atom-ph quant-ph
Saturation of atomic transitions using sub-wavelength diameter tapered optical fibers in rubidium vapor
我们实验研究超低功率饱和的铷D2跃迁使用锥形光纤(TOF)悬浮在一个温暖的Rb蒸汽。TOF系统与标准自由空间蒸汽电池系统中获得的功率相关吸收测量的直接比较突出了两个系统的饱和行为的差异。超精细泵浦的影响在飞行时间系统中被发现是最小化,由于短的原子渡越时间通过高度限制的倏逝光模式由飞行时间引导。TOF系统的数据是很好的拟合由一个相对简单的经验吸收模型,表明毫瓦级的饱和功率。
2014-08-01 physics.optics quant-ph
Repumping ground-state population in a coherently driven atomic resonance
我们实验上演示了一种光抽运技术,将稀释的铷蒸气抽运到mF = 0的基态。该技术利用禁止线偏振光激发mF = 0态的选择规则。在时钟跃迁的相干布居捕获的透明度对比度的显着增加被证明。
2010-03-14 quant-ph
Engineering atomic polarization with microwave-assisted optical pumping
偏振原子系综在精密测量中起着至关重要的作用。我们展示了一种新的方法,在连续波制度的碱蒸汽中产生原子极化。该方法依赖于激光束的光泵浦和由于腔增强磁场引起的微波跃迁的组合。通过这种方法,原子内部角动量可以沿着静态磁场以相对于激光束的任意角度取向。此外,原子的极化依赖于微波参数,这可以用于微波-光转换和微波控制的非线性磁光旋转。
2021-10-20 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Ramsey-like measurement of the decoherence rate between Zeeman sub-levels
双光子过程涉及原子基态的不同子能级,对原子基态内的去布居和退相干非常敏感。例如,$Λ-$型系统中电磁感应透明共振的谱宽受到基态去布居率和退相干率的强烈影响。我们直接测量了$^{87}$ Rb蒸气基态超精细和塞曼子能级之间的衰变率。类似于在黑暗中的弛豫技术,泵浦激光器被用来预先对准原子蒸气在一个良好定义的量子态。原子态的自由传播是用类拉姆齐方法监测的。测量了室温原子蒸气在1-10 ms范围内的相干时间。在本研究所用的实验参数范围内,引起塞曼退相干的主要过程是铷原子间的自旋交换碰撞。
2008-07-19 quant-ph
Direct generation of time-energy-entangled W triphotons in atomic vapor
本文首次通过自发六波混频在原子蒸气中直接产生高速率的时间-能量纠缠W类三光子,为可靠的真三光子源及多光子纠缠研究铺平道路。
2024-04-30 physics.optics quant-ph
Sub-Doppler spectroscopy of Rydberg atoms via velocity selection memory in a hot vapor cell
本文利用泵浦-探测技术在热铯蒸气池中保留初始速度选择痕迹,实现里德伯态的亚多普勒光谱,并在高密度下通过光谱分析获得碰撞位移与展宽信息。
2025-01-05 physics.atom-ph quant-ph
Stored light and released fiction
结果表明,在D.F.Phillips等人的出版物“Storage of Light in Atomic Vapor”中报道的实验结果的解释,物理学修订版第867章不对本文的实验观察结果可以在光抽运物理学的标准概念框架内得到一致的解释,与“光的存储”、“群速度的动态降低”或“光脉冲压缩”无关。
2003-05-06 quant-ph
Engineering Near-Infrared Two-Level Systems in Confined Alkali Vapors
Ariel University(阿里埃勒大学)
在受限碱金属蒸气中实现近红外双能级系统,通过限制几何结构抑制光学泵浦,实现可控光-物质相互作用。
2026-01-22 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Loaded microwave cavity for compact vapor-cell clocks
基于微波询问的蒸汽室设备提供了一个稳定的频率参考,具有紧凑和强大的设置。进一步的小型化必须集中在优化物理封装上,包括微波腔和原子库。在本文中,我们提出了一种紧凑的腔电池组件的基础上的介质加载圆柱形谐振器。该结构容纳具有$0.9 \, \mathrm{cm^3}$内部体积的时钟单元,并且具有仅为$35 \, \mathrm{cm^3}$的外部体积。所提出的设计旨在大大减少原子钟的核心,同时保持高性能的短期稳定性($σ_y(τ) \leq 5\times 10^{-13} \,τ^{-1/2}$标准艾伦偏差)。该结构的特点是磁场均匀性和原子场耦合的有限元计算的帮助。还分析和实验表征的热敏性。我们提出了初步的光谱结果,通过集成紧凑的腔内的铷钟设置的基础上的脉冲光泵浦技术。所获得的时钟信号与目标性能兼容。因此,加载腔的方法是一个可行的小型化微波钟的设计选择。
2020-05-20 physics.atom-ph quant-ph
Multiple light scattering on the F = 1 - F' = 0 transition in a cold and high density 87Rb vapor
本文报道了原子$^{87}Rb$中$D_2$线的$F = 1 \rightarrow F' = 0$分量的近共振光散射的实验研究。实验进行空间双高斯超冷气体样品的峰值密度范围从约$5 \cdot 10^{12} - 5 \cdot 10^{13}$原子/厘米$^{3}$和共振饱和参数和失谐的范围内的原子共振。散射光强度的时间分辨率揭示了多重光散射、光泵浦和饱和效应的动态。在稳态的实验结果进行了定性比较与光散射过程的理论模型。激发光谱的稳态线形与这些模型定性一致。
2013-02-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Nonlinear refractive index of warm rubidium vapor
Institute of Physics(物理研究所)
基于光学布洛赫方程计算温铷蒸气的线性和非线性折射率,与干涉测量实验定量吻合,获得高达10^{-4} cm^2/W的Kerr非线性折射率。
2026-06-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Thermodynamical aspects of optically pumped dense atomic medium
Universidade Federal do ABC(阿贝辛联邦大学);Southern University of Science and Technology(南方科技大学)
研究光泵磁强计中原子介质非平衡稳态的热力学机制,通过熵产和量子 Fisher 信息分析其灵敏度优化。
2026-04-10 quant-ph
Bistability of optical properties of cesium vapor due to collective interaction of alignment and orientation under strong spin exchange conditions
Ioffe Institute(约费研究所)
研究在强自旋交换条件下,铯蒸气中对齐与取向的集体相互作用导致光学性质双稳态性,揭示了其在量子信息和密码学中的应用潜力。
2025-11-13 physics.optics quant-ph
Bright multiplexed source of indistinguishable single photons with tunable GHz-bandwidth at room temperature
与原子系综良好耦合的窄带单光子可能对未来的量子网络至关重要,但有效产生此类光子仍然是一个突出的挑战。我们实现了一个空间多路复用预示源的单光子,本质上是兼容的常用的铷D2线。我们的光源是基于热铷蒸气中的四波混频,不需要激光冷却或光学腔,并产生高速率和低噪声的单光子。我们使用Hong-Ou-Mandel干涉来验证在两个不同(复用)通道中产生的光子的不可分辨性。我们进一步证明了光子的时间宽度的五倍可调性。理论模型与实验结果吻合较好。
2021-04-19 physics.optics quant-ph
Broad Instantaneous Bandwidth Microwave Spectrum Analyzer with a Microfabricated Atomic Vapor Cell
本文提出一种基于微加工铷原子蒸气池和大磁场梯度的微波频谱分析仪,将微波频率映射为空间自旋翻转图样,实现约1 GHz瞬时带宽、3 MHz分辨率和2 kHz刷新率,并有望扩展至25 GHz以上。
2024-08-10 physics.app-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Characterizing the spin state of an atomic ensemble using the magneto-optical resonance method
利用原子系综的量子信息协议需要制备系综的相干自旋态(CSS)作为重要的起点。我们研究了在石蜡包被的蒸气室中用磁光共振方法表征铯原子的自旋态。处于恒定磁场中的原子受到非共振激光束和射频磁场的作用。塞曼子能级的光谱,特别是弱二次塞曼效应,使我们能够测量自旋取向,原子数和横向自旋相干时间。值得注意的是,在D1线上使用894nm泵浦光,确保状态F=4,m_F=4为暗态,帮助我们实现优于98%的自旋取向。因此,我们可以建立一个高精度的CSS,这是至关重要的原子纠缠态的分析。
2003-09-29 quant-ph
All-optical reconstruction of atomic ground-state population
原子系综基态内的布居分布在各种量子光学过程中具有重要意义。我们提出了一种方法来重建详细的人口分布从一组吸收测量与各种频率和偏振,通过利用探测跃迁的偶极矩阵元素之间的差异。该技术是实验上实现的热铷蒸气,展示了人口为基础的分析,在两个光泵浦的例子。结果被用来验证和校准一个详细的数值模型,并讨论了重建方案的局限性,这是由于偶极矩阵元素的对称性。
2010-02-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Velocity-selective two-photon absorption induced by a diode laser in combination with a train of ultrashort pulses
利用半导体激光和超短脉冲训练联合激发铷原子系统,通过探测$6P_{3/2}$态的荧光,研究了铷原子蒸气中$5S-5P-5D$的双光子跃迁.连续波激光器起到速度选择滤波器的作用,并允许在包括$5D_{3/2}$和$5D_{5/2}$状态的大光谱范围内进行光谱分析。对于一个对向传播的光束配置,每个原子速度组的响应的特点是很好的多普勒轮廓内,激发的超精细水平清楚地解决。还揭示了光抽运对直接双光子过程的贡献。通过考虑每个速度群与连续激光和频率梳模式的相互作用,结果在频域图像中得到了很好的描述。
2017-06-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph