1 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院磁共振波谱与成像全国重点实验室（中国科学院），湖北 武汉 430071
2 华中科技大学武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
3 中国科学院大学，北京 100049
磁场量子传感器（超导量子干涉仪、激光泵浦型原子传感器、金刚石氮-空位色心等）利用量子效应对磁场进行精密测量。激光泵浦型原子传感器具有灵敏度高、体积小、功耗低和易维护的优点，已成为当前快速发展的一个研究领域。激光泵浦型原子传感器已被应用于核磁共振领域，用来获取物质更精确的核磁共振波谱以及实现特殊条件下对样品的测量。特别地，在延伸至零场-超低场（磁感应强度B<1 μT）的核磁共振研究中，激光泵浦型原子传感器展现出了许多重要应用特性，拓展了人们对生物、化学物质更精细结构的探测和解析能力，进而使得核磁共振测量与研究覆盖了高场（B>1 T）、低场（μT<B<1 T）和零场-超低场（B<1 μT）整个工作磁场范围。本文简要介绍了基于激光泵浦型原子传感器的零场-超低场核磁共振的基本原理和相关技术，包括核磁样品的极化增强（强磁场热极化、激光泵浦极化、动态核极化、仲氢诱导极化等）以及传输、编码和探测等，综述了近几年来基于激光泵浦型原子传感器的核磁共振研究进展，并展望了该技术的发展趋势和应用前景。
医用光学 零场-超低场核磁共振 激光泵浦型原子传感器 样品极化增强 波谱 磁共振影像
1 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室， 湖北 武汉 430071
2 中国科学院大学， 北京 100049
生物体产生的生物磁场信号携带有重要的生物电生理和病理信息，通常用超导量子干涉器件探测这些生物磁。随着原子磁力计发展到飞特斯拉水平，作为一种超灵敏磁场探测器，超灵敏原子磁力计在生物磁的测量和研究中扮演一个非常重要的角色。简要介绍了生物磁场信号来源及其特性，超灵敏原子磁力计的物理机制和分类，以及超灵敏原子磁力计在心磁、脑磁和神经科学等生物磁场测量领域的应用，展望了超灵敏原子磁力计在生物医学领域的应用与发展。
生物光学 原子磁力计 生物磁性 心磁 脑磁 神经冲动
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Magnetic Resonance and Atomic and Molecular Physics, Wuhan Institute of Physics and Mathematics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Wuhan 430071, China
2 Center for Cold Atom Physics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China
3 Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
By using Faraday optical filter combined with four-wave mixing (FWM) amplifier, a narrow bandwidth optical amplifying atomic filter with switchable dual-passband is demonstrated experimentally. The two transmission peaks of the filter correspond to the Stokes and anti-Stokes frequencies, exhibiting a Raman gain in 13- and 17-fold, respectively, with bandwidth of ?120 MHz. By properly setting pump laser detuning, switching between filter passbands is realized. We also investigate the dependence of peak transmission on both pump laser intensity and Rb cell temperature. This atomic filter can find practical applications in long-distance laser communications and laser remote-sensing systems.
原子滤光器 窄带 四波混频放大器 可切换 140.0140 Lasers and laser optics 190.0190 Nonlinear optics 300.0300 Spectroscopy Chinese Optics Letters
2011, 9(2): 021405
1 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院冷原子物理中心, 湖北 武汉 430071
3 中国科学院研究生院, 北京 100080
4 武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
实际的量子密钥分发过程中,传输损耗和探测器的效率都直接影响密钥的产生效率。量子身份认证需要通信双方 保证认证信息的完整性。针对以上问题,提出了一种基于光子偏振旋转的量子身份认证协议,利用对认证信息的 重复编码解决传输损耗问题。考虑到协议的安全性,该协议在相邻的有效认证量子态间编入随机态。安全性分析 表明该协议可成功抵御截取重发攻击以及光子数劈裂攻击。在此基础上,设计了现有技术条件下可操作的认证系统 方案,考虑了传输损耗和探测效率,具有实用意义。
量子光学 量子身份认证 偏振旋转 重复编码 传输损耗 quantum optics quantum identity authentication polarization rotation repetition coding transmission loss
1 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院冷原子物理中心, 湖北 武汉 430071
3 武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
4 武汉大学电子信息学院, 湖北 武汉 430079
波谱与原子分子物理国家开放实验室,中国科学院武汉物理与数学研究所,武汉,430071
量子密码术是一门崛起的新兴技术,其传输的安全性基于量子力学的Heisenberg不确定原理.而其中空间量子密码通信以其近期迅猛的发展和广阔的前景备受瞩目.本文从量子密码术的基本原理出发,综合叙述了空间量子密码通信的发展和最新成果.
量子密码 密钥 空间 通信 quantum cryptography quantum key free-space commun
1 中国科学院武汉物理研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室, 武汉 430071
2 北京大学无线电系, 北京 100871
首次报道利用YAG脉冲激光研究了Cs455ｎｍ的法拉第反常色散谱(FADS)。初步实验结果与理论计算一致。
脉冲激光 法拉第反常色散谱
中国科学院武汉物理研究所波谱与原子分子物理开放实验室, 武汉 430071
报道一种场电离检测的Cs原子共振滤波方案。理论预计：原子系统的固有线宽约为60 MHz,响应时间为1 ns,量子效率为99％；初步实验测得(包括实验系统因素)响应时间为120 ns,最小可探测光强为10 nJ。
场电离 原子共振滤波
1 河南师范大学物理系, 新乡 453002
2 北京大学无线电系, 北京 100871
3 中国科学院武汉物理研究所, 武汉 430071
报道强磁场中RbD_2线反常色散光学滤波器的理论模型与实验研究,讨论了强磁场中RbD-2线法拉第反常色散秀射谱及其磁场,温度调谐特性.
法拉第反常色散 原子共振滤光器
本文报道使用蒸汽泡和两光子两步激发方法,测量原子激发态敏化荧光I3/21和直接荧光I(3/2)~2其与温度的关系,得到与基态(5~2S(1/2)铷原子碰撞产生的铷7~2D(5/2)→7~2D(3/2)和7~2D(3/2)→7~2D(5/2)精细结构转移截面分别为:σ(fs)=4.7×10~(-13)cm~2、σ(fs)~’=7.0×10~(-13)cm~2;碰撞转移出7~2D双态的转移截面σ(tr)(5/2)=0.62×10~(-13)cm~2.由计算的7~2D态几何截面σ(geom)能够相对很好地描述σ(fs)和σ(fs)~’的数量级.
非弹性碰撞 选择两步激发 精细结构转移截面 敏化荧光
