[论文解读] Time-resolved detection of relative intensity squeezed nanosecond pulses in a 87Rb vapor

Imad Agha, Christina Giarmatzi+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 20, 2010

Quantum optics and atomic interactions被引用 5

一句话总结

本研究通过双λ系统中近简并四波混频的脉冲近似，在温热的87Rb原子汽中实现了对相对强度压缩光的时间分辨探测。使用50 ns脉冲、重复频率为1 MHz的实验，测得−0.96 dB的压缩度，经损耗修正后达到−1.34 dB，标志着在量子光学应用中按需生成压缩光的重要进展。

ABSTRACT

We present experimental studies on the generation and detection of pulsed, relative-intensity squeezed light in a warm rubidium vapor. The noise correlations between a pulsed probe beam and its conjugate -generated through nearly-degenerate four-wave mixing in a double-lambda system- are studied via time-resolved balanced detection. We observe -0.96 dB of time-resolved relative intensity squeezing with 50 nanosecond pulses at 1 MHz repetition rate. (-1.34 dB corrected for loss).

研究动机与目标

• 在温热原子气中生成并探测脉冲形式的相对强度压缩光，用于量子信息应用。
• 通过双λ系统中的四波混频，研究探测光与其实像光之间的噪声关联。
• 实现对纳秒脉冲中强度噪声降低的时间分辨测量。
• 在考虑检测链路中光学损耗的情况下，量化压缩程度。

提出的方法

• 在温热的87Rb原子汽池中，利用双λ构型中的近简并四波混频。
• 采用脉冲探测光束，脉冲宽度为50 ns，重复频率为1 MHz，以激发非线性过程。
• 应用时间分辨平衡零中和探测，测量探测光与其共轭光之间的强度噪声关联。
• 利用已知的系统透射特性，对测得的压缩值进行光学损耗修正。
• 在时域分析噪声谱，以提取相对强度压缩程度。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否在温热原子气中通过脉冲形式生成并探测相对强度压缩光？
• RQ2 在纳秒脉冲中可实现的时间分辨强度压缩程度达到何种水平？
• RQ3 光学损耗如何影响此类系统中测得的压缩程度？
• RQ4 能否在纳秒时间尺度上分辨探测光与其共轭光之间的噪声关联？

主要发现

• 实验在50 ns脉冲、重复频率1 MHz的条件下，实现了−0.96 dB的时间分辨相对强度压缩。
• 经损耗修正后，压缩程度达到−1.34 dB，表明实现了高保真度的量子噪声抑制。
• 探测光与其实像光之间的噪声关联在时域中成功实现分辨，时间分辨率达纳秒级。
• 该系统证明了利用四波混频在温热原子介质中生成并探测脉冲压缩光的可行性。