[發(fā)明專利]原子振蕩器、量子干涉裝置的控制方法及量子干涉裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210520867.0
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103166636A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 青山拓;高橋哲也
• 申請（專利權(quán)）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: H03L7/26
• 分類號: H03L7/26
• 代理公司: 北京金信立方知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;蘇萌萌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及原子振蕩器、量子干涉裝置的控制方法及量子干涉裝置。

背景技術(shù)

如圖19所示，已知堿金屬原子具有由項(xiàng)符號²S_1/2表示的基態(tài)能級、和由項(xiàng)符號²P_1/2、²P_3/2表示的兩個激勵能級。而且，²S_1/2、²P_1/2、²P_3/2的各能級具有分裂為多個能級的超微細(xì)結(jié)構(gòu)。具體而言，²S_1/2具有I+1/2和I-1/2這兩個基態(tài)能級，²P_1/2具有I+1/2和I-1/2這兩個激勵能級，²P_3/2具有I+3/2、I+1/2、I-1/2和I-3/2這四個激勵能級。因此，I為核自旋量子數(shù)。

雖然位于²S_1/2的I-1/2的基態(tài)能級的原子能夠通過吸收D2線而向²P_3/2的I+1/2、I-1/2、I-3/2中的任意一個激勵能級躍遷，但是不能向I+3/2的激勵能級躍遷。雖然位于²S_1/2的I+1/2的基態(tài)能級的原子能夠通過吸收D2線而向²P_3/2的I+3/2、I+1/2、I-1/2中的任意一個激勵能級躍遷，但是不能向I-3/2的激勵能級躍遷。這些躍遷均是基于假設(shè)了電偶極躍遷的情況下的躍遷選擇規(guī)則的。相反，位于²P_3/2的I+1/2或者I-1/2的激勵能級的原子能夠放出D2線而向²S_1/2的I+1/2或者I-1/2的基態(tài)能級（原來的基態(tài)能級或者另一個基態(tài)能級中的任意一個）躍遷。因此，由²S_1/2的I+1/2、I-1/2這兩個基態(tài)能級、與²P_3/2的I+1/2或I-1/2的激勵能級構(gòu)成的三能級（由兩個基態(tài)能級和一個激勵能級構(gòu)成），由于能夠進(jìn)行由D2線的吸收或發(fā)光所產(chǎn)生的Λ型的躍遷，因此被稱為Λ型三能級。與此相對，位于²P_3/2的I-3/2的激勵能級的原子放出D2線，必然向²S_1/2的I-1/2的基態(tài)能級（原來的基態(tài)能級）躍遷，同樣，位于²P_3/2的I+3/2的激勵能級的原子放出D2線，必然向²S_1/2的I+1/2的基態(tài)能級（原來的基態(tài)能級）躍遷。即，由²S_1/2的I+1/2、I-1/2這兩個基態(tài)能級、與²P_3/2的I-3/2或者I+3/2的激勵能級組成的三能級，由于不能進(jìn)行由D2線的吸收或放出而產(chǎn)生的Λ型的躍遷，因此未形成Λ型三能級。

可是，已知下述的一種情況，即，當(dāng)向氣體狀的堿金屬原子同時照射具有與形成Λ型三能級的第一基態(tài)能級（²S_1/2的I-1/2的基態(tài)能級）和激勵能級（例如，²P_3/2的I+1/2的激勵能級）之間的能量差相當(dāng)?shù)念l率（振蕩頻率）的共振光（設(shè)為共振光1）、以及具有與第二基態(tài)能級（²S_1/2的I+1/2的基態(tài)能級）和激勵能級之間的能量差相當(dāng)?shù)念l率（振蕩頻率）的共振光（設(shè)為共振光2）時，將形成兩個基態(tài)能級重合的狀態(tài)、即量子相干狀態(tài)（暗狀態(tài)），從而產(chǎn)生向激勵能級的激勵停止的電磁誘導(dǎo)透明（EIT：Electromagnetically?Induced?Transparency）現(xiàn)象（也被稱為CPT（相干布居捕獲，Coherent?Population?Trapping））。產(chǎn)生該EIT現(xiàn)象的共振光對（共振光1和共振光2）的頻率差與相當(dāng)于堿金屬原子的兩個基態(tài)能級的能量差ΔE₁₂的頻率準(zhǔn)確一致。例如，在銫原子中，由于與兩個基態(tài)能級的能量差相當(dāng)?shù)念l率為9.192631770GHz，因此，當(dāng)向銫原子同時照射頻率差為9.192631770GHz的兩種D1線或者D2線的激光時，將產(chǎn)生EIT現(xiàn)象。