基於量子相干誘導旋光的超窄線寬原子濾波

《基於量子相干誘導旋光的超窄線寬原子濾波》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由孫獻平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於量子相干誘導旋光的超窄線寬原子濾波
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：孫獻平
• 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院

項目摘要

本項目針對進一步減少自由空間量子通信中日光背景產生的通信誤碼的目標，提出一種基於量子相干誘導旋光的全新原子濾波實驗方案。利用非線性的量子相干誘導旋光效應- - 耦合光和信號光與位於簡併磁子能級的鹼金屬原子之間的相互作用，導致信號光偏振面發生旋轉，再結合光學選偏技術和光子計數探測方式，研究原子濾波譜以及旋光角度、線寬、透過率、抑制比與原子數密度、耦合光和信號光的功率與頻率等參數直接的關係，並使用我們已有的自由空間量子通信裝置,實驗演示基於量子相干誘導旋光(約10 MHz超窄線寬)的原子濾波。本項目提出的全新原子濾波方案能夠更加有效地抑制背景光噪聲，並極大地提高系統接收靈敏度，具有廣泛套用的價值和前景，不僅適用於自由空間量子通信，也適用於螢光型（測溫，測風）雷射雷達、（星-地）雷射通信，以及製作新型光存儲器、全光開關和原子磁力計等實用器件。

結題摘要

本項目研究按照項目計畫書內容、研究方案、技術路線，完成了基於量子相干誘導旋光的原子濾波方法研究，實驗成功地演示了大失諧和小失諧的兩種量子相干誘導旋光全新原子濾波方法。大失諧（耦合雷射波長偏離原子吸收峰，依然與信號光一起構成原子超精細三能級Λ系統）方法使用雙原子蒸氣泡，利用拉曼躍遷過程中的原子相干導致強色散效應、產生Kerr非線性效應導致信號光放大達~85倍，最窄濾波頻寬~22 MHz，單傳輸峰結構，通過參數調節，可實現多個濾波通道。小失諧（偏離原子共振譜線、仍在吸收峰範圍內）方法是利用信號光的兩種不同圓偏振成分在原子蒸氣中折射率的差異、導致信號光偏振面發生旋轉，獲得接近於原子自然線寬的~10 MHz原子濾波譜和~33.2 %透過率，其單峰結構的信號傳輸峰位於原子吸收譜內，且波長可調。與實用型~GHz線寬法拉第反常色散原子濾波器相比，量子相干誘導旋光的原子濾波特性表明了信號光可放大幾十倍、線寬變窄至~MHz、單傳輸峰結構，用於自由空間光通信（雷射通信、量子通信等）、雷射雷達、遠程微弱光探測系統中能更好地消除背景光噪聲的影響，進一步改進系統的性能。本研究實現的基於量子相干誘導旋光全新方法具有很好的學術意義和實用價值。 本研究發表標註本項目資助號（11174327）的研究論文5篇（其中，包括2篇已接收的，有錄用通知書），獲得授權中國發明專利5項（已有專利證書）。