梯度回波量子存储在温暖的原子蒸气

1。一些定制的元素 环谐振器 在该实验中，两个环形谐振器进行分割，并结合不同频率的光束是必需的。腔的设计示于图。 2。 围绕散装铝中空圆柱体谐振器。在一端，安装两个平面镜具有相同的反射率。在另一端安装一个最大反射曲面镜。镜不需要粘在谐振器隔离。与隔板的精心加工时，端帽都足以将它们保持在到位。 结合曲面镜有一O形环和压电致动器，以允许所述腔的谐振频率的控制。放置反射镜和谐振器隔离之间的O形圈，与反射镜后面的压电。压缩这些元素放到谐振器隔离与端帽，以允许端镜的快速致动。 O型圈的压缩相结合和高速压电通常允许超过10 kHz的控制带宽。 注意：在这个例子中，该隔离层是约25厘米长。此长度是任意的，但应选择这样的控制和探测光不coresonant，这意味着超精细分裂不能自由光谱范围的倍数。由于该环的几何形状，腔体将具有不同的精细度的非简并偏振模式。定制涂覆镜被指定，以提供精细度的空腔周围千对s偏振光，从而导致大约100对p-偏振光的技巧。虽然这些实验在低精细度模式，通常进行的，安装可以很容易地切换到高技巧模式应要求的光束更强的过滤。 存储单元，其外壳设计 要构建存储设备，使用含有同位素提高87 Rb的人长的电池翁以0.5托的氪缓冲气体。在设置时，长度为20cm。小区的窗户是防反射涂层。该细胞必须在使用非磁性加热丝被加热到80℃左右。 包住细胞在三个同心螺线管。两个内螺线管创建的磁场梯度。风这些电磁阀，执行用毕奥 – 萨伐尔公式模拟。模拟的可变螺距的螺线管，将提供一个线性变化的磁场。 使用图形程序，打印出这个螺旋的情节到一张纸上。环绕PVC管的文件，以提供一条线跟踪和缠绕电线到管道上。 注意：在此设置的线圈是长50厘米，气室过两次的长度，以避免边缘效应。直径是6和10厘米，这是两倍的小区的直径，以确保磁场大多是纵向。梯度线圈彼此面对这样的临屋区它们之间吨切换将切换渐变的符号（ 见图3）。在一个典型的实验中，电流2-3 A到这些线圈运行和线圈切换在3-4微秒。 为了优化开关时间和振荡停止使用200Ω阻尼电阻器串联的线圈。将这些两个螺线管，是用来提供一个直流磁场解除塞曼级简并的第三个通常的线绕线圈的内侧。铷具有大约1.4兆赫磁场26 / G的变化。一个典型的直流场是6 G，而梯度将2克/米。 放置μ-金属屏蔽两层围绕三个磁线圈以降低地球磁场对实验的影响。 2。光学光路布局 使用单模激光器调谐铷日1线在795 nm处附近。监测频率使用饱和吸收测量， 如图3中的激光的。由约1.5千兆赫以上的F = 2到F'= 2跃迁失谐频率。这将是控制光束的近似频率。 在分束器BS2，挖掘一些灯灭主激光形成控制光束。通过使用声光调制器AOM1改变其频率。该AOM还允许控制光束的功率调制。以驱动AOM，通过由一个TTL信号来控制的RF开关传递一个信号源的输出端，然后把它发送到AOM之前放大信号。微调控制频率，以优化的拉曼吸收，例如，通过改变这AOM的驱动频率。该声光调制器中的设置的射频驱动频率为80MHz，但是这是任意的。 失谐的探测光束，将被存储在量子存储器，由来自控制光束6.8千兆赫，这个频率被的超精细基态分裂87 Rb的。以制备该频率时，通过激光通过由一个6.8千兆赫的微波源驱动的光纤耦合电光调制器。这会产生边带在6.8 GHz的谐波阵列，上面和下面的载波频率。 取得一个探测光束与纯频率，从所有其他不需要的调制边带分离6。8 GHz的光。要做到这一点，使用环形腔之一。锁定腔1的共振+6。8 GHz的边带。这个频率会再通过谐振器被发送，而所有其他的频率被反射，从而制备纯的频率，将解决的铷原子F = 1的基态。腔体可使用本镑-德雷弗霍尔技术27被锁定]时 ，使用从输入反射镜反射的光。 分接的激光束在BS3的一部分，并通过AOM2送以允许精细控制的频率和探测光束的强度。那里可用于驱动AOM的几个方法。例如，使用一个可编程的信号发生器设置为产生调制频率为80 MHz高斯脉冲。可替换地，一个脉冲合并连续80 MHz信号在一个RF混频器，得到调制为80兆赫的脉冲。无论哪种方式，该调制高斯然后被放大，并传送到AOM，得到光脉冲到AOM的衍射阶。 注意：此衍射的顺序将提供光的精细控制的脉冲可以存储在存储器中。脉冲的振幅可以通过改变和BS1的分束比对AOM驱动电源的组合进行调整。这允许可靠的生产范围广泛的脉冲振幅，并且特别地，允许生产具有平均光子数小于1 23很微弱的脉冲。 下一阶段是重组的探头和控制光束。这可以用一个简单的分束器来完成，但是这将意味着失去了光的某些部分。如果探针和控制的偏振是正交然后无损重组可以使用偏振分束器来实现，但存储才能真正经由探头和控制偏振的独立控制优化。 要做到这一点，使用第二个，高效率，阻抗相匹配，环形腔。设置的空腔，以便探测光束被传输通过，而控制字段是反射离开输出镜。通过这个第二谐振器的传输探头还提供了一个第二层的频率滤波，这有助于避免与四波混频。 锁定此腔以使用辅助锁定光束（虚线）被注入模腔的反向模式中的探测光束的频率。调整该光束到一个不同的频率，极化和空间模式的探测光束，以便它可以在检测到反射，而不探测光束产生不利影响。这样做的原因功夫是它是极度困难使用低功率，脉冲探测光束锁定在空腔。控制和探测光束的存储单元之前，准直至7mm和3mm的尺寸，分别为。 存储单元之前，控制现场电源为〜270毫瓦和探头电源可以从零选择几个毫瓦根据实验运行。用四分之一波片，调整组合探头和控制光束的偏振是（大约）圆形同一螺旋度和。它们注入到内存气室设备。 控制用LabVIEW程序28的实验中的所有元素的定时。一个典型的占空比为120微秒。在存储器存储时间关闭加热器，以避免对存储器操作的干扰。一个典型的定时序列示于图4。当可能时，切换控制光束关闭，而光被存储在存储器中。在一个温暖的气室，虽然日ë拉曼过渡从超出多普勒宽度的激发态失谐时，控制字段仍然可以退相干中的存储器的显著源由于自发拉曼散射的概率不为零。拉曼散射是成正比的控制字段的电源和负向失谐的平方。如果控制字段中的整个存储时间保持时，它可以用两个较低状态相互作用并破坏相干性与由散射所定义的指数率。这是在讨论部分进一步解释。 存储和调用后，通过探针通过一个过滤单元，以从光束剥去控制字段。它有可能使用使细胞与Rb中的一种天然混合物。 85 Rb的主导和吸收强烈的控制光束频率，提供抑制为60 dB。探测光束的衰减要少得多，通常1.4分贝。使用细胞长75毫米，加热至140℃。用同位素增强85 Rb的A细胞会导致更少的探针吸收。 最后一步是在探测脉冲的检测，用的是零差或外差检波。该检测方法的优点在于，它是模式选择这样一些残留控制的光不会对测量结果的影响。回声有一个（接近）圆偏振的是使用half-wave/quarter-wave板组合制成线性的。 以产生本机振荡器，点选断束的一部分在BS4和使用AOM4改变其频率。使用快速示波器的信号从零差和外差设置存储，触发了LabVIEW控制程序。