發(fā)布時間：2020-12-03 01:48

　　腔量子電動力學（Cavity Quantum Electrodynamics,腔QED）主要是研究受限空間內粒子與光場的相互作用。單個原子與高精細度光學微腔組成的強耦合系統(tǒng)可以使人們在單量子水平上研究單個光子與單個原子的動力學演化過程。原子與光場的強耦合不僅可以使我們完成對單個原子的靈敏探測,而且為量子態(tài)的制備、量子通迅和量子邏輯門的實現(xiàn)提供了一種重要的途徑。單個原子與腔場強耦合的實現(xiàn)及耦合強度的有效控制是實現(xiàn)上述目標的核心問題。本文工作主要圍繞在單個原子與光學腔組成的強耦合系統(tǒng)中對單個原子的操控及測量所展開。工作重點如下：1)在實驗上搭建了將確定性數(shù)目的冷原子從磁光阱轉移到光學微腔并實現(xiàn)單個原子與高精細度光學微腔（F-P腔）長時間強耦合作用的實驗系統(tǒng)。整個實驗系統(tǒng)主要由：真空系統(tǒng)、光學微腔、頻率鏈系統(tǒng)、光學偶極阱、腔的透射收集系統(tǒng)以及實驗數(shù)據(jù)采集和控制等部分構成�；�于現(xiàn)場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）技術,開發(fā)了實時反饋控制系統(tǒng),使我們主動控制原子在腔模內的運動成為可能。2)實現(xiàn)了單個原子與不同微腔橫模如TEMmn （m=0,1... 

【文章來源】：山西大學山西省

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 強耦合腔QED的研究進展
    1.3 單原子的靈敏測量及其內外態(tài)的操控
    1.4 論文結構
    參考文獻
第二章 單原子與腔場相互作用的理論模型分析
    2.1 引言
    2.2 原子-腔場耦合的量子模型
        2.2.1 無熱庫影響的單原子-腔耦合系統(tǒng)
        2.2.2 熱庫中的單原子-腔耦合系統(tǒng)
    2.3 原子-腔系統(tǒng)強耦合的條件
    2.4 原子在腔內位置的理論分析
    2.5 小結
    參考文獻
第三章 實驗系統(tǒng)及關鍵技術
    3.1 引言
    3.2 磁光阱（Magneto-optical trap,MOT）內銫原子冷卻與俘獲
        3.2.1 真空系統(tǒng)
        3.2.2 磁場線圈的構建
        3.2.3 穩(wěn)頻激光系統(tǒng)
        3.2.4 磁光阱中冷原子的俘獲與優(yōu)化
    3.3 光學微腔（Microcavity）
        3.3.1 微腔的基本參數(shù)
        3.3.2 微腔的共振頻率及有效腔長的測量
        3.3.3 微腔腔長的控制
    3.4 腔內探測光、鎖定光及俘獲光的鎖定系統(tǒng)
        3.4.1 852nm探測光及傳導腔相對于原子躍遷線的鎖定
        3.4.2 828nm微腔鎖定光的頻率鎖定
        3.4.3 934nm俘獲光的頻率鎖定
    3.5 微腔透射光子的收集與探測
    3.6 時序控制及數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)
        3.6.1 硬件部分
        3.6.2 軟件部分
    3.7 小結
    參考文獻
第四章 腔內單原子運動的實時精密測量
    4.1 引言
    4.2 單原子穿越腔模的理論模型
00模擬">        4.2.1 原子穿越TEM₀₀模擬
10和TEM₀₁模擬">        4.2.2 原子穿越非傾斜的TEM₁₀和TEM₀₁模擬
10、TEM₂₀以及TEM₃₀模擬">        4.2.3 原子穿越傾斜的TEM₁₀、TEM₂₀以及TEM₃₀模擬
    4.3 實驗過程及結果
00模的運動軌跡">        4.3.1 原子穿越TEM₀₀模的運動軌跡
10、TEM₂₀以及TEM₃₀模的運動軌跡">        4.3.2 原子穿越傾斜的TEM₁₀、TEM₂₀以及TEM₃₀模的運動軌跡
    4.4 小結
    參考文獻
第五章 原子-腔系統(tǒng)的溫度確定及冷原子統(tǒng)計性質的研究
    5.1 引言
    5.2 基于單原子測量的冷原子團溫度確定與優(yōu)化
        5.2.1 利用微腔測量冷原子溫度的理論模型
        5.2.2 實驗過程與結果分析
    5.3 磁光阱中原子下落到微腔的統(tǒng)計特性研究
    5.4 小結
    參考文獻
第六章 腔內原子的俘獲及兩維雙色偶極阱的建立
    6.1 引言
    6.2 光學偶極阱（Far-off-resonance dipole trap,FORT）
    6.3 偶極阱裝置
        6.3.1 移動的遠失諧偶極阱
        6.3.2 腔內駐波偶極阱
    6.4 實驗過程與結果討論
    6.5 利用光電負反饋抑制激光強度噪聲
        6.5.1 基本原理分析
        6.5.2 實驗裝置及結果分析
    6.6 小結
    參考文獻
總結與展望
攻讀學位期間取得的研究成果
致謝
個人簡況及聯(lián)系方式
承諾書


【參考文獻】：
期刊論文
[1]超高精細度微光學腔共振頻率及有效腔長的精密測量[J]. 杜金錦,李文芳,文瑞娟,李剛,張?zhí)觳?  物理學報. 2013(19)
[2]用掃描激光頻率腔衰蕩對超低損耗鏡片的測量[J]. 李志剛,張玉馳,張鵬飛,李園,李剛,王軍民,張?zhí)觳?  光學學報. 2009(03)
[3]減反膜外腔半導體激光器特性的研究[J]. 劉四平,張玉馳,張鵬飛,李剛,王軍民,張?zhí)觳?  物理學報. 2009(01)
[4]超高精細度光學腔中低損耗的測量[J]. 李利平,劉濤,李剛,張?zhí)觳?王軍民.  物理學報. 2004(05)
[5]利用模清潔器降低單頻Nd∶YVO4激光器的強度噪聲[J]. 陳艷麗,張靖,李永民,張寬收,謝常德,彭堃墀.  中國激光. 2001(03)
[6]激光二極管抽運的環(huán)形單頻激光器的強度噪聲特性研究[J]. 張靖,張寬收,陳艷麗,張?zhí)觳?謝常德,彭堃墀.  光學學報. 2000(10)

博士論文
[1]強耦合腔量子電動力學的實現(xiàn)及單原子軌道的精密測量[D]. 張鵬飛.山西大學 2011
[2]遠失諧微型光學偶極阱中單原子的俘獲和操控[D]. 何軍.山西大學 2011
[3]光學腔量子電動力學中的單原子探測及控制[D]. 張玉馳.山西大學 2010
[4]基于單光子探測的光場統(tǒng)計性質的研究[D]. 李園.山西大學 2009
[5]高精細度微光學腔及單原子的控制與測量[D]. 李剛.山西大學 2007



本文編號：2895792