里德堡原子电磁诱导光栅的反常特性研究

论文摘要

里德堡原子是指最外层电子被激发到主量子数n很大的高激发态原子。与普通中性原子相比,里德堡原子具有很长的寿命、强的长程相互作用、巨大的电偶极矩等独特的内禀属性。近年来,这类原子凭借其优越性已被广泛地应用于量子信息技术、原子纠缠、量子逻辑门等方面的研究。尤其在原子光学领域,可被用于获得光场与原子间的强相互作用。本文中,我们基于里德堡电磁诱导透明技术提出了奇异性里德堡电磁诱导光栅的产生方案。这里的奇异性表现在一束弱的探测光通过原子介质后可产生单方向衍射或单方向的高阶衍射。具体的实现是通过对双光子失谐施加空间依赖的调制,结合驻波型耦合光场,本质上改变了探测光色散函数的的奇偶特性。研究发现当双光子失谐的调制幅度适中时,可实现完美的单向衍射光栅。此外,由于范德瓦耳斯相互作用和光与原子介质作用长度的交互影响,改善了原子介质的光学性质,我们发现随着范德瓦耳斯相互作用强度的增大,弱探测光分散的能量集中转移到了高阶方向,从而实现了强阻塞下可控的高阶衍射光栅。我们的研究成果为实验上实现光栅的非对称、单向及高阶衍射提供了新的思路,为新型里德堡量子光学器件的设计奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 里德堡原子
•     1.1.1 里德堡原子的基本性质
•     1.1.2 里德堡原子间的强相互作用
•   1.2 里德堡原子在量子信息领域的应用
•     1.2.1 量子逻辑门的构建
•     1.2.2 量子纠缠态的产生
•   1.3 衍射光栅发展史
•   1.4 本论文结构及主要内容
• 第二章 里德堡原子的集体效应
•   2.1 单里德堡原子的拉比振荡
•   2.2 双里德堡原子的集体效应
•     2.2.1 中间态大失谐情况
•     2.2.2 中间态近共振情况
•   2.3 超级原子模型
• 第三章 里德堡电磁诱导光栅
•   3.1 里德堡电磁诱导透明技术
•   3.2 衍射光栅理论
•   3.3 里德堡电磁诱导光栅结果分析
• 第四章 奇异性里德堡电磁诱导光栅
•   4.1 基于宇称-时间对称性产生反常光栅衍射的方案
•   4.2 理论模型与公式
•   4.3 正常衍射光栅
•   4.4 空间位置关联的双光子失谐
•   4.5 反常衍射光栅
•     4.5.1 非对称性衍射
•     4.5.2 可控的高阶衍射
•   4.6 实验的可行性
• 第五章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 研究生期间的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 马丹丹

导师: 钱静

关键词: 里德堡原子,电磁诱导光栅,单向衍射,高阶衍射,范德瓦耳斯

来源: 华东师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 华东师范大学

分类号: O562

总页数: 74

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