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 沧州交通学院通识教育学院, 河北 黄骅 061199
2 西南科技大学 理学院, 四川 绵阳 621010
研究了双模相干态光场与V型原子相互作用的量子系统, 并在非旋波近似下对量子系统的布居概率和量子纠缠进行了精确求解。讨论了平均光子数n-以及原子初始状态能级叠加对布局概率和量子纠缠的影响, 分析了非旋波项跃迁对量子系统动力学特点产生影响的原因。结果表明: 随着n-的增大布居概率和量子纠缠演化周期逐渐增大。布居概率塌缩区对应系统纠缠度较小, 布居概率回复区对应系统纠缠度较大。原子处于叠加态时, 量子纠缠初始值和平均值会降低。非旋波项的跃迁使布居概率和纠缠演化曲线出现锯齿状振荡。
布居概率 量子纠缠 双模光场 V型原子 population quantum entanglement two-mode field V-type atom
1 江汉大学物理科学与信息工程学院, 湖北 武汉 430056
2 三峡大学理学院, 湖北 宜昌 443002
主要研究处于压缩真空中的Λ型三能级原子的荧光光子关联行为。利用约化密度矩阵方程和量子回归理论，理论计算并数值模拟了荧光场强度关联随时间的演化。结果表明，系统荧光光子的关联行为受到压缩真空的显著调制。当与原子相互耦合的场很弱时，压缩真空不改变荧光光子的关联行为，但缩短了反关联演化时间，并改变了原子的布居分布；然而，在强场耦合作用下，压缩真空破坏了系统的相干布居捕获条件，压缩真空和原子相干导致荧光光子的关联行为从强关联回到正常水平。
量子光学 光子关联 压缩真空 三能级Λ型原子 光学学报
2013, 33(12): 1227001
山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
为了获得高信噪比的电磁感应透明(EIT)谱线，对铯原子6S1/2-6P1/2-8S1/2阶梯型能级系统的EIT谱进行了研究。探测光的频率锁定于基态到中间态的超精细跃迁线上，控制光在中间态到激发态超精细跃迁线之间扫描，得到的EIT谱具有平坦的背景，提高了光谱的信噪比。阶梯型能级系统中光谱信号强度不仅与控制光束和探测光束的传播方向有关，而且与控制光功率有关。最终，获得了高信噪比的EIT谱线。
光谱学 阶梯型原子系统 电磁感应透明 双光子免多普勒效应构型 超精细能级 光学学报
2013, 33(10): 1030003
量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学光电所, 山西 太原 030006
文章在理论上研究了原子消相干速率对Rb原子四能级Tripod系统中EIT增强的交叉Kerr非线性的影响。结果表明，交叉Kerr非线性效应随着原子消相干速率的减小而增大。当两基态之间消相干速率γ1从2.5 MHz减小到0.2 MHz时，交叉Kerr非线性折射率可增强一个数量级。
Tripod型原子系统 交叉Kerr非线性效应 原子消相干速率 Tripod atomic system the cross-phase Kerr nonlinearity the dephasing rate
四川师范大学物理与电子工程学院,成都,610068
利用半经典理论,研究了在相干外场驱动下的倒三脚架型原子系统的吸收性质.数值计算结果表明:通过调节相干场的Rabi频率,该系统可以呈现出三重、双重、单重电磁感应透明;在三重电磁感应透明中,透明窗的位置可以通过调节相干场的失谐量来进行控制,而且透明点的位置可连续地变化,即在一定范围内存在一系列连续频率的探测光无吸收地通过介质.最后,在缀饰态表象中对上述现象给出了解释.
多重电磁感应透明 倒三脚架型原子 吸收性质 原子与分子物理学报
2008, 25(2): 375
本文讨论了在双Λ型原子系统中制备相干叠加态的方法:一个Λ型系统通过控制激光而另一个Λ型系统采用部分受激拉曼绝热通道的方法.在理论上分析了产生任意相干叠加态的可能性并且讨论了透热系统在产生相干叠加态过程中的重要性.研究表明,没有透热过程是不可能制备出任意的叠加态.应用数值方法验证理论分析是正确,并且指出任意叠加态的产生只与控制脉冲的时间延迟有关.
相干叠加态 受激拉曼绝热通道 双Λ型原子系统 coherent superposition state STIRAP double Λ-type atomic system 原子与分子物理学报
2007, 24(6): 1267
量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西大学光电所,山西,太原,030006
计算了四能级Tripod-型原子系统中探针光极化率随其频率失谐量的变化曲线.结果表明,当触发光作用于该系统的一个共振跃迁能级时,可使探针光的吸收和色散在其电磁感应透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)窗口(由耦合光产生)处发生显著变化.随着触发光Rabi频率的增加,探针光在EIT窗口的吸收显著降低,色散显著增加.这种由触发光引起的探针光极化率的变化对应着三阶Kerr非线性光学效应,这一效应在偏振量子相位门中有着潜在的应用价值.
Tripod-型原子系统 电磁感应透明 三阶Kerr非线性光学效应
北京大学信息科学技术学院量子信息与测量教育部重点实验室, 北京 100871
提出级联佛克脱型原子滤光器(Linked VADOF)的新构想。从理论上分析并计算了级联佛克脱型原子滤光器的透射谱。结果表明,级联佛克脱型原子滤光器将佛克脱型原子滤光器的多峰改造为单峰结构,具有比佛克脱型原子滤光器更窄的线宽和更高的噪声抑制比。将这种新型结构应用于激光信标锁频。该锁频方案提高了信标光频率的稳定性。在此基础上,给出了发射端采用级联佛克脱型原子滤光器锁频,接收端采用法拉第型原子滤光器(FADOF)滤光的新型卫星激光链路系统。外场初步联调实验表明了该系统的可行性。
应用光学 级联佛克脱型原子滤光器 激光信标锁频 卫星激光链路
提出了一种利用Ξ-型原子与处于SU(1,1)相干态的腔场的相互作用实现类自旋腔场Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态的新方案,并通过对腔场宇称的测量,否定了局域隐变量理论,该方案不需要违背Bell不等式,同时,指出了该方案的适用范围.
光学 Ξ-型原子 腔场 Bell不等式
