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光场本质上是一种量子场,因此量子光场具有某些纯属于量子特征的性质,而这些性质都是经典光学理论所无法解释的,我们称之为非经典特性。现在实验上证实的量子光场存在着三种非经典效应,它们分别是:光子反聚束、亚泊松分布和压缩态。研究量子光场的非经典效应不仅有助于进一步揭示光场的量子本质,而且这些效应还可以在光通讯、高精密干涉测量以及微弱信号测量等方面有着重要的应用。 自从在实验上实现了非经典光场以来,由于其特殊的优越性,非经典光场得到了比较广泛的应用,尤其是应用于量子的非破坏测量、量子离物传态、量子密集编码和量子保密通讯等量子信息领域。我们主要研究的压缩态光场是进行量子信息处理过程的重要资源,近年来人们对其的研究取得了很大的进步。1985年,美国的贝尔实验室首先在实验上观察到了压缩光,他们所采用的是钠原子束中的非简并四波混频装置。后来人们在实验上用氩离子激光泵浦100米光纤作为非简并四波混频的介质,观察到压缩光。此后四波混频过程受到人们的极大关注,特别是最近在原子气室内利用非简并四波混频过程产生强关联的明亮孪生光束的实验,使其成为量子光学研究领域的一个热点。四波混频(Four Wave Mixing,FWM)是光和物质之间的一种非线性作用过程,在这个过程中共有三个光场同介质相互作用,从而产生第四个光场。在这三个光场中其中比较强的泵浦光在与介质相互作用时会产生很强的非线性极化效应,从而导致介质同其他光场的相互作用。 本文中,我们主要研究在以铷原子蒸气为介质的非简并四波混频过程中获得强度差压缩态光场,主要内容有以下三个部分: 第一:对以铷原子蒸气为介质的四波混频过程进行理论研究,具体介绍了四波混频的过程,产生强度差压缩的理论模型,分析该过程中的相位匹配和增益,以及采用探测系统同时探测产生的压缩光的散粒噪声基准、强度差压缩和反压缩噪声谱。 第二:根据理论分析,搭建实验平台,调节光路,在实验上实现铷原子蒸气中的四波混频过程产生压缩态光场,对四波混频过程产生的强度差压缩进行实验探测,根据探测结果,选择合适的实验装置,优化实验参量,提高压缩度; 第三:在实验中,为了使激光器频率能够长时间地稳定在实验需要的频率范围,我们初步研究用一台微波锁相频率计数器,利用一台已经锁定的激光器和拍频信号,将另一台激光器锁定在需要的频率范围,实现对激光相位的锁定,为以后研究原子系统中的电磁诱导透明光谱、拉曼光谱、四波混频等后续实验做好准备。