Multi-frequency telecom fibered laser system for potassium laser cooling
本文描述了一种用于激光冷却钾原子的多频激光系统，它是通过光纤通信光束（$\simeq 1534$或$1540$ ~nm）倍频实现的。基于低功率光纤的电信激光器和组件产生包含冷却和再泵浦半频的单个光束，随后由高功率放大器放大。最后一个自由空间SHG级在准谐振频率（$\simeq 767$或$770$ ~nm）下产生典型为2.5 W的单光束，具有高质量模式，并准备好进行激光冷却。在亚多普勒温度为16~ $μ$ K时，以快速加载时间（2.5 s）捕获了高达$4\times10^9$ $^{41}$ K原子。这为多功能和可运输的超冷原子装置开辟了前景。
2021-09-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
High-performance frequency stabilization of ultraviolet diode lasers by using dichroic atomic vapor spectroscopy and transfer cavity
紫外（UV）二极管激光器广泛用于许多光子学应用中。但是它们的稳频方案并不像倍频激光器那样成熟，主要是由于在紫外光谱区的一些限制。在这里，我们开发了一种高性能的紫外稳频技术，直接实现在紫外二极管激光器上的二向色原子蒸气激光锁和共振转移腔锁相结合。作为一个例子，我们证明了一个稳定的锁定与频率标准偏差约为200 KHz和300 KHz的399 nm和370 nm的二极管激光器在20分钟。我们实现了一个小时内的目标370 nm激光的长期频率漂移不超过1 MHz，这是进一步验证了一个单一的捕获$^{171}$ Yb $^+$离子的荧光计数率。我们还发现锁定点与温度和大气压力等环境因素之间存在很强的线性相关性。
2020-04-08 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Two-photon interference with two independent and tunable single-mode continuous-wave lasers
利用费曼路径积分理论中的双光子干涉，讨论了两个独立单模连续波激光器之间的二阶时间干涉。结果表明，双光子符合计数测量能否恢复二阶时间干涉图样取决于探测系统的分辨时间与两束激光的频率差之间的关系。两个相同的和可调谐的单模二极管激光器被用来验证实验的预测。实验结果与理论预测一致。这些研究有助于理解不同光谱光子的双光子干涉的物理机制以及双光子干涉在量子信息处理中的应用。
2015-01-23 physics.optics quant-ph
Laser Intensity Noise Suppression for Preparing Audio-Frequency 795 nm Squeezed Vacuum State of Light at Rubidium D1 Line
利用声光调制器（AOM）实现了两个反馈回路，分别对腔-光耦合器产生的795 nm近红外（NIR）基频激光和397.5 nm紫外（UV）基频激光进行了强度稳定，并对两个反馈回路进行了实验研究。对于795-nm NIR激光束，半小时内具有$\sim10$ kHz带宽的典型峰-峰激光强度波动已经分别从$\pm7.45$ $\%$改善到$\pm0.06$ $\%$，并且对于397.5-nm UV激光束，从$\pm9.04$ $\%$改善到$\pm0.05$ $\%$。在3 $\sim$ 9 kHz音频分析频率范围内，用PPKTP晶体制作的亚阈值OPO在795 nm处制备的压缩真空态的压缩能级从-3.3 dB提高到-4.0 dB。
2020-03-11 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A frequency-doubled, pulsed laser system for rubidium manipulation
我们建立了一个用于操纵冷Rb原子的脉冲激光系统。该系统结合了光学电信组件和倍频，以产生780 nm的光。使用快速的光纤耦合强度调制器，将来自连续激光二极管的输出切成长度在1.3和6.1 ns之间并且重复频率为5 MHz的脉冲。这些脉冲使用掺铒光纤放大器进行放大，并在周期性极化的锂离子晶体中倍频，产生高达12 W的峰值功率。利用产生的光在780 nm，我们证明拉比振荡的F = 2 <->F=3-跃迁的一个单一的87 Rb原子。
2005-07-25 quant-ph
Dual-frequency injection-locked continuous-wave near-infrared laser
报道了一种双频注入锁定连续波近红外激光器。整个系统由一个钛宝石环形激光器作为功率振荡器，两个独立的二极管激光器作为种子激光器，和一个主腔提供频率参考。实现了稳定的双频注入锁定振荡，最大输出功率为2.8W。作为该激光系统的基本性能特点，我们展示了它的单纵/横模特性和实际的功率稳定性。此外，作为先进的功能，我们展示了任意选择性的两个频率和灵活的控制其相对功率简单地操纵种子激光器。
2016-04-07 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A 750 mW, continuous-wave, solid-state laser source at 313 nm for cooling and manipulating trapped 9Be+ ions
我们提出了一个固体激光器系统，产生750 mW的连续波单频输出在313 nm。使用1550 nm和1051 nm的光纤激光器产生的和频在626 nm处产生高达2 W。这种可见光然后通过腔增强的二次谐波产生转换为UV。激光输出可以在495 GHz范围内调谐，其中包括9 Be+激光冷却和再泵浦跃迁。这是第一次报告的窄线宽激光系统具有足够的功率来执行容错量子门操作与捕获的9Be+离子通过使用受激拉曼跃迁。
2011-05-26 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Continuous Variable Quantum Key Distribution with a Noisy Laser
现有的连续变量量子密钥分发的实验实现需要用散粒噪声限制的激光器实现的散粒噪声限制的操作。然而，放宽对激光源的这一要求将允许更便宜的、潜在的集成系统。在这里，我们实现了一个理论上提出的测量和测量连续变量协议，并通过实验证明了它对准备噪声的鲁棒性，例如来自技术激光噪声。如果直接和解技术在后处理中使用，我们表明，对于小距离，大量的准备噪声可以容忍相反，反向和解的关键速率迅速下降到零。实验结果表明，利用非散粒噪声限制的激光二极管进行量子密钥分发是可行的。
2016-09-21 quant-ph
Continuous-Variable Quantum Teleportation with a Conventional Laser
本文描述了用普通激光器作本振的平衡零差探测（BHD），其中腔外激光场是相位完全未知的混合态。我们的描述是基于测量用量子理论的标准解释，并与压缩态产生方案中的实验结果一致。我们将BHD的描述应用于常规激光器的连续变量量子隐形传态（CVQT）实验[A. Furusawa等人，Science 282，706（1998）]，其有效性受到质疑的理由是激光场的内在相位不确定性[T. Rudolph和B.C. Sanders，Phys. Rev. Lett. 87，077903（2001）]。我们表明，CVQT与激光是有效的，只有当未知的激光场的相位之间共享发送器的LO，EPR状态，和接收器的LO。CVQT实验被认为是有效的，除了EPR通道和经典通道的光路的帮助下，直接连接在发送器和接收器之间。我们还提出了一种通过对独立激光的连续测量来概率性地产生强相位关联量子态的方法，该方法适用于在不增加光路的情况下实现连续相位量子变换。
2003-01-11 quant-ph
Loading a continuous-wave atom laser by optical pumping techniques
证明尽管有损耗过程，玻色-爱因斯坦凝聚体可以在稳态下形成，是在连续波原子激光器中获得原子相干束的先决条件。本文提出了一种将原子加载到磁阱中玻色凝聚云热分量中的方法。该方法旨在允许实现稳态动态。该方案利用光子的自发发射将原子加载到保守磁势中。我们表明，这些光子的重吸收的概率可能很小。
2000-07-12 quant-ph
Phase Stabilization of a Frequency Comb using Multipulse Quantum Interferometry
从频率梳和原子量子比特之间的相互作用，我们推导出用于确定载波包络偏移相位的量子协议，使用量子比特相干性作为参考，并且不需要倍频或倍频程跨越梳。与普通干涉协议相比，多脉冲协议导致灵敏度O（N^{-2}）随着所涉及的激光脉冲的数目N的多项式增强。我们提出了使用光学或超精细量子比特，拉姆达计划和拉曼跃迁的协议的专业化，并介绍了参考是另一个相位稳定的CW激光器或频率梳的方法。
2014-03-04 quant-ph
Non-Markovian dynamics in pulsed and continuous wave atom lasers
研究了基于双光子喇曼跃迁的连续输出耦合原子激光器的动力学特性。利用无时间卷积投影算符技术，导出了脉冲和连续波原子激光器的量子主方程。在脉冲原子激光器的情况下，无时间卷积投影算子技术的功率通过与精确解的比较被证明。结果表明，在一个中间耦合制度的Born-Markov近似失败，该算法的结果同意的精确解。为了研究连续波原子激光器的动力学，模型中考虑了泵浦机制。而泵机制内的Born-Markov近似处理，输出耦合导致非马尔可夫效应。无时间卷积投影算子技术得到的主方程的解在玻色-爱因斯坦凝聚体的占据数中表现出强烈的振荡。这些振荡可以追溯到量子干涉，这是由于非马尔可夫动力学和作为大质量粒子的色散关系的结果，在时间上缓慢衰减。
1999-06-29 quant-ph
Proposal for a continuous wave laser with linewidth well below the standard quantum limit
由于它们的高相干性，激光是科学中无处不在的工具。我们表明，通过工程的增益介质和激光腔之间的耦合，以及激光腔和输出端口，它是可能的，以消除由于光子进入以及离开激光腔的大部分噪声。因此，可以将激光器线宽减小等于激光器腔中低于标准量子极限的光子数的因子。我们设计和理论分析了一个超导电路，使用约瑟夫森结，电容器和电感器来实现微波激光器，包括低噪声耦合器，使设计超越标准量子极限。我们的提议依赖于超导量子信息的元素，因此是量子工程技术如何激发我们重新想象传统量子系统极限的一个例子。
2021-10-22 quant-ph
Estimation of the Laser Frequency Nosie Spectrum by Continuous Dynamical Decoupling
激光频率噪声引起的退相干是量子信息处理的重要障碍之一。为了抑制这种退相干，噪声功率谱密度需要被精确地表征。特别是，基于量子比特相干特性的噪声谱测量将是一种有意义且仍然具有挑战性的方法。本文基于连续动态解耦技术，对激光频率噪声谱进行了理论分析和实验研究。我们首先估计的混合噪声（包括激光和磁噪声）频谱高达$(2π)$ 530 kHz的监测从初始状态$+X$的横向弛豫，然后由梯度下降的数据处理协议。然后通过将量子比特编码在不同的塞曼子能级上，提取激光噪声的贡献。我们还通过将这些噪声与假定线宽可忽略不计的驱动激光进行类比，研究了两个足够强的噪声分量。实验验证了该方法的有效性，并对噪声进行了表征。
2020-12-22 quant-ph
The Quantum State of a Propagating Laser Field
量子通信协议的光学实现通常涉及激光场。然而，激光场的量子态的标准描述令人惊讶地不足以理解这种实现的量子性质。本文给出了连续波激光场传播的量子信息理论描述，并据此重新解释了各种量子光学实验。最近关于连续变量的量子隐形传态的争论中发现了一个及时的例子。我们表明，相反的索赔T。鲁道夫和B。C. Sanders [Phys. Rev. Lett. 87，077903（2001）]，常规激光器可用于具有连续变量的量子隐形传态和用于产生连续变量的量子纠缠。此外，我们表明，光学相干态的传播激光场的描述中发挥了特殊的作用，即使他们不能归因于这样的作用的内腔场。
2001-11-29 quant-ph
Coherence and linewidth of a continuously pumped atom laser at finite temperature
由囚禁的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中的原子向外耦合形成的连续波原子激光器具有广泛的应用前景。然而，为了使设备真正连续，需要一种补充BEC中原子的机制。本文计算了连续泵浦的原子激光束从囚禁的玻色-爱因斯坦凝聚体中输出耦合时的时间相干特性。我们发现，冷凝物的热波动可以显着降低输出光束的时间相干性，由于被困BEC和光束之间的原子相互作用，这可能会影响设备的实用性。我们证明了拉曼外耦合方案赋予足够的动量踢原子激光束可以导致显着降低线宽。
2015-07-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum kinetic theory model of a continuous atom laser
本文研究了利用高温光源实现连续蒸发原子激光器的可行极限。实现真正连续原子激光器的一个可行方案是从部分冷凝的玻色气体中耦合出原子，同时不断地用非冷凝的热原子重新加载系统并进行蒸发冷却。在这里，我们使用量子动力学理论来模拟这个系统，并估计可行的限制，这样一个计划的操作。对于足够高的温度，为源的品质因数示为相空间通量。限制低相空间通量源使用的主要过程是冷凝气体的三体损失。我们得出结论，某些双磁光阱（MOT）源可以通过连续蒸发产生相当大的平均凝聚数，并提供具有窄线宽和合理通量的原子激光源。
2010-11-24 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Combined quantum state preparation and laser cooling of a continuous beam of cold atoms
为了制备处于同一量子基态的冷铯原子，我们在连续原子喷泉上采用双激光光泵浦。第一激光激发F=4基态以将原子泵向F=3，而第二pi偏振激光激发D2线的F=3 -> F '= 3跃迁以产生朝向m=0的塞曼泵激。为了避免陷阱状态，我们在2D光晶格几何结构中实现第一激光器，从而产生偏振梯度。当光晶格激光器在D2线的F=4 -> F '= 4和F=4 -> F'= 5跃迁之间调谐时，这种配置具有同时产生西西弗斯冷却的优点，这对于去除由光泵浦产生的热是重要的。第二π偏振激光器的频率失谐揭示了一种新机制的作用，该机制提高了激光冷却和态制备效率。这种机制的物理解释进行了讨论。
2010-11-07 physics.atom-ph quant-ph
Quasi-continuous atom laser in the presence of gravity
本文分析了在T=0 K时，利用射频跃迁到非俘获态，从囚禁的玻色-爱因斯坦凝聚体中提取相干原子束的问题。我们的量子处理充分考虑了重力，但忽略了自由下落光束中的所有相互作用。我们得到了输出率和引出光束的波函数的解析表达式，即"原子激光器“的输出模式。我们的模型再现令人满意的实验数据，没有任何可调参数。
2001-01-29 cond-mat physics.atom-ph quant-ph
