王丹 郭瑞翔 戴玉鹏 周海涛

1) (山西大学物理电子工程学院, 太原 030006)

2) (极端光学协同创新中心, 山西大学, 太原 030006)

基于大规模光通信中频分复用的需求, 本文以热原子的简并四波混频为模型, 研究了具有双频段特性的双信道增益光谱.一束缀饰场诱导激发态能级发生分裂, 由于量子干涉效应, 四波混频信号的增益在双光子共振处被抑制, 从而使增益谱线的包络由单频段转变为“M”型的双频段结构.同时, 缀饰场还提高了相干基态的原子布居, 进一步增强了四波混频信号的强度.最终实验上在铯原子气室内获得了一对具备双频段的双信道高增益光谱, 并通过调节缀饰场的强度和频率失谐, 实现了对双增益峰频率间隔的有效操控.

1 引 言

基于受激拉曼过程的四波混频(four-wave mixing, FWM)效应是一种具有双信道增益特性的三阶非线性效应[1−3].介质在同时吸收两个泵浦光子的能量后将其转换为一对斯托克斯和反斯托克斯光子, 因二者被同时放大, 所以其量子噪声具备一定的关联特性.实验上, 原子系综因其相对灵活的操控性成为研究FWM的理想介质, 特别是基于双L型碱金属原子系统的受激拉曼FWM效应备受青睐.该过程一方面为连续变量量子通信提供了丰富的纠缠光源: 包括制备强量子关联光束[3−7]、多组份纠缠[4,8,9]、图像纠缠[10]以及基于轨道角动量多路复用的纠缠光束[11]等; 另一方面, 实现了部分光量子器件的功能, 比如: 群速度匹配的双信道光脉冲延迟……