.605，因此對前向探針光產生了阻隔效應；而在△ #= -5兆赫茲附近，后向探針光的透射率僅有Tb= 0.006，前向探針光的透射率為Tf= 0.611，形成了對后向探針光的隔離。
[0035]實施例中詳細地介紹了發(fā)明中，通過調諧前向耦合光和后向耦合光的頻率失諧，實現(xiàn)全光控制的雙向光學二極管效應的方法和裝置，本發(fā)明中還可通過分別調節(jié)第一聲光調制器5和第二聲光調制器8，實現(xiàn)對前后向耦合光的頻率移頻，從而控制雙向耦合場之間的頻率失諧差，改變雙向二極管之間的頻率間隔；通過改變第一半導體激光器I的頻率失諧，來實現(xiàn)對雙向二極管透光頻率的連續(xù)調諧。本發(fā)明涉及的方法還可推廣到對應其他堿金屬(如銣、鈉等)原子介質與相干光場作用系統(tǒng)。通過本發(fā)明實現(xiàn)的可連續(xù)調諧、頻率間隔可調的全光控制的雙向二極管裝置，在多通道量子信息存儲、量子邏輯門操作及全光開關等研宄領域具有重要的應用價值，且該裝置易于集成化和小型化，可廣泛應用于量子中繼網(wǎng)絡、光信息交換的實用化技術領域中。
【主權項】
1.一種實現(xiàn)雙向光學二極管的方法，其特征在于:包括以下步驟:(a)、將兩束對向入射的，具有一定頻率失諧的耦合場作用在熱堿金屬原子介質中，使熱原子介質對光的折射率產生周期性的調制，形成了失諧駐波模型；(b)、將兩束頻率相同的探針場對向穿過熱原子介質，在探針場頻率處于雙光子共振中心附近，當前向入射的探針場能透過熱原子介質時，后向入射的探針場剛好被熱原子介質完全吸收，反之亦然，從而對雙向入射探針光的透射特性得到有效操控，實現(xiàn)了具有一定頻率間隔和頻率寬度的雙向光學二極管功能；該頻率間隔取決于雙向耦合場之間的頻率失諧之差，而頻率寬度取決于熱原子無規(guī)則運動引起的多普勒效應。2.如權利要求1所述的一種實現(xiàn)雙向光學二極管的方法，其特征在于:在引入耦合場的同時向熱原子介質中引入一對對向入射的相干泵浦場；用于提高該光學二極管的雙向透射效率，而不影響其隔離比。3.如權利要求2所述的一種實現(xiàn)雙向光學二極管的方法，其特征在于:熱原子介質為銫原子蒸汽；耦合場采用波長為894.5nm、可連續(xù)調諧的耦合激光，其頻率作用于銫原子Dl線基態(tài)/^=4至激發(fā)態(tài)巧=4的能級躍迀；探針場采用波長為894.5nm、可連續(xù)調諧的探針激光，其頻率作用于銫原子Dl線基態(tài)Ag=3至激發(fā)態(tài)€=4的能級躍迀，耦合激光、探針激光與銫原子作用形成Λ型電磁誘導透明能級系統(tǒng)；泵浦場采用波長為852.3nm、可連續(xù)調諧的泵浦激光，其頻率作用于銫原子D2線基態(tài)Ag=3至激發(fā)態(tài)€=4的能級躍迀。4.一種實現(xiàn)雙向光學二極管的裝置，用于實現(xiàn)如權利要求1所述的方法，其特征在于:包括失諧駐波耦合場和原子汽室耦合系統(tǒng)；該系統(tǒng)包括作為耦合光光源的第一半導體激光器(I)、順次位于第一半導體激光器(I)出射光路上的第一半波片(2)和第一偏振分光棱鏡(3);第一偏振分光棱鏡(3)的透射光路上順次設有第一聲光調制器(5)、第二半波片(6)和第一 50/50分束器(7);第一 50/50分束器(7)的反射光路上設有第一格蘭棱鏡(11);第一偏振分光棱鏡(3)的反射光路上設有第一全反鏡(4)，第一全反鏡(4)的反射光路上順次設有第二聲光調制器(8)、第三半波片(9)以及第二 50/50分束器(10)，第二 50/50分束器(10)的反射光路上設有第二格蘭棱鏡(13);所述第一、第二格蘭棱鏡的反射光路呈共線對射且第一、第二格蘭棱鏡的反射光路上設有內充堿金屬原子介質的原子氣室(12);還包括探針光系統(tǒng)，所述探針光系統(tǒng)包括作為探針光光源的第二半導體激光器(14)，第二半導體激光器(14)的出射光路上順次設有第四半波片(15)和第二偏振分光棱鏡(16)，第二偏振分光棱鏡(16)的反射光路上順次設有第五半波片(17)和第一透射率99%分束器(18);第二偏振分光棱鏡(16)的透射光路上設有第二全反鏡(19);第二全反鏡(19)的反射光路上順次設有第六半波片(20)和第二透射率99%分束器(21);所述第一格蘭棱鏡(11)和第二格蘭棱鏡(13)位于第一透射率99%分束器(18)和第二透射率99%分束器(21)之間，第一透射率99%分束器(18)和第二透射率99%分束器(21)的反射光路反向共線，且第一透射率99%分束器(18)的反射光路穿過第一格蘭棱鏡(11)并與第一格蘭棱鏡(11)的反射光路重合，第二透射率99%分束器(21)的反射光路穿過第二格蘭棱鏡(13)并與第二格蘭棱鏡(13)的反射光路重合；還包括信號探測系統(tǒng)，所述信號探測系統(tǒng)包括位于第二透射率99%分束器(21)反射光路反向延長線上的第一光電探測器(27 )以及位于第一透射率99%分束器(18)反射光路反向延長線上的第二光電探測器(28);第一、第二光電探測器的信號輸出端共同連接有數(shù)字存儲示波器(31)。5.如權利要求4所述的一種實現(xiàn)雙向光學二極管的裝置，其特征在于，還包括泵浦光光路系統(tǒng)；所述泵浦光光路系統(tǒng)包括作為泵浦光光源的第三半導體激光器(22)、順次設于第三半導體激光器(22)出射光路上的第七半波片(23)和第三偏振分光棱鏡(24);第三偏振分光棱鏡(24)的反射光路穿過第一 50/50分束器(7)并與第一 50/50分束器(7)的反射光路重合，第三偏振分光棱鏡(24)的透射光路上設有第三全反鏡(25)，第三全反鏡(25)的反射光路穿過第二 50/50分束器(10)并與第二 50/50分束器(10)的反射光路重合；第三全反鏡(25)與第二 50/50分束器(10)之間設有第八半波片(26)。6.根據(jù)權利要求5所述的一種實現(xiàn)雙向光學二極管的裝置，其特征在于:原子氣室(12)內充有銫蒸汽；第一半導體激光器(I)提供波長為894.5nm、可連續(xù)調諧的耦合激光，其頻率作用于銫原子Dl線基態(tài)Ag=4至激發(fā)態(tài)€=4的能級躍迀；第二半導體激光器(14)提供波長為894.5nm、可連續(xù)調諧的探針激光，其頻率作用于銫原子Dl線基態(tài)F-至激發(fā)態(tài)巧=4的能級躍迀，耦合激光、探針激光與銫原子作用形成Λ型電磁誘導透明能級系統(tǒng)；第三半導體激光器(22)提供波長為852.3nm、可連續(xù)調諧的泵浦激光，其頻率作用于銫原子D2線基態(tài)/^=3至激發(fā)態(tài)€=4的能級躍迀。7.根據(jù)權利要求6所述的一種實現(xiàn)雙向光學二極管的裝置，其特征在于:耦合光和泵浦光都以垂直偏振穿過充有銫蒸汽的原子汽室(12)，而探針光以水平偏振入射；第一、第二格蘭棱鏡的消光比均為105:1。8.根據(jù)權利要求4~7任一項所述的一種實現(xiàn)雙向光學二極管的裝置，其特征在于:原子汽室(12)兩端端面鍍800-950nm光波波長的減反膜，以減少激光在玻璃表面的線性損耗；同時原子汽室(12)的側面用3層々箔包裹，以隔絕外界磁場的影響。9.根據(jù)權利要求4~7任一項所述的一種實現(xiàn)雙向光學二極管的裝置，其特征在于:第一、第二光電探測器均為直流探測器，探測到的信號分別通過第一 BNC導線(29)和第二 BNC導線(30)輸入數(shù)字存儲示波器(31)中顯示和采集數(shù)據(jù)，其中數(shù)字存儲示波器(31)的觸發(fā)信號由第二半導體激光器(14)提供。10.根據(jù)權利要求8所述的一種實現(xiàn)雙向光學二極管的裝置，其特征在于:第一、第二光電探測器均為直流探測器，探測到的信號分別通過第一 BNC導線(29)和第二 BNC導線(30)輸入數(shù)字存儲示波器(31)中顯示和采集數(shù)據(jù)，其中數(shù)字存儲示波器(31)的觸發(fā)信號由第二半導體激光器(14)提供。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)雙向光學二極管的方法及裝置。該發(fā)明方案如下：兩束對向入射的，具有一定頻率失諧的耦合場作用在熱堿金屬原子汽室中，使原子介質對探針光的折射率產生周期性調制，使雙向入射探針光的透射特性得到有效操控，實現(xiàn)了具有一定頻率間隔和頻率寬度的雙向光學二極管功能，頻率間隔取決于雙向耦合場之間的頻率失諧之差，頻率寬度取決于熱原子無規(guī)則運動引起的多普勒效應。同時引入一對相干泵浦場，可有效提高該光學二極管的雙向透射效率，而不影響其隔離比。本發(fā)明涉及的裝置易于小型化和集成化，形成實用型光量子器件，廣泛應用于多通道量子態(tài)存儲，可調諧全光控制的光學開關、光學反射鏡等量子信息存儲和量子中繼網(wǎng)絡等研究領域。
【IPC分類】H01S5/06
【公開號】CN104882783
【申請?zhí)枴緾N201510182409
【發(fā)明人】周海濤, 武晉澤, 王丹, 張俊香
【申請人】山西大學
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年4月16日