[发明专利]基于里德堡原子强相互作用的全光单光子开关方法及装置

权利要求书

1.一种基于里德堡原子强相互作用的全光单光子开关方法，其特征在于，包括如下步骤：（a）在单模光纤（4）介质中掺入一些碱金属原子；（b）将单光子激发光光源（1）发出的激光经光开关（2）后，再经第一光纤耦合器（3）耦合到单模光纤（4）中，所述单光子激发光光源（1）能够实现碱金属原子里德堡态的共振激发，从而制备几个里德堡原子；（c）将激光光源（6）发出的激光经第二光纤耦合器（5）从单模光纤（4）的另一端耦合到单模光纤（4）中；所述激光光源（6）发出的激光频率满足碱金属里德堡原子阶梯型三能级系统电磁感应透明的条件；（d）当光开关（2）关闭时，激光光源（6）发出的激光满足碱金属里德堡原子阶梯型三能级系统电磁感应透明的条件，激光可以通过单模光纤（4）并经第一光纤耦合器（3）出射，形成通路；而当光开关（2）打开时，单光子激发光光源（1）在光纤介质中制备了里德堡原子，里德堡原子的强相互作用使相邻原子的能级发生频移，破坏了碱金属里德堡原子阶梯型三能级系统电磁感应透明的条件，激光光源（6）发出的激光被碱金属原子强烈吸收，形成断路。

2.如权利要求1所述的基于里德堡原子强相互作用的全光单光子开关方法，其特征在于，所述碱金属原子为铯原子；单光子激发光光源（1）发出的激光包含制备铯里德堡原子的波长为300nm的一种激光；激光光源（6）发出的激光包含波长为852nm和510nm两种激光。

3.如权利要求1所述的基于里德堡原子强相互作用的全光单光子开关方法，其特征在于，所述碱金属原子为铷原子；单光子激发光光源（1）发出的激光包含制备铷里德堡原子的波长为 298nm的一种激光；激光光源（6）发出的激光包含波长为 780nm和 480nm两种激光。

4.一种基于里德堡原子强相互作用的全光单光子开关装置，用于实现如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括单光子激发光光源（1）、顺次连接在单光子激发光光源（1）出射光路上的光开关（2）以及第一光纤耦合器（3）；第一光纤耦合器（3）的一个出射端连接有单模光纤（4），所述单模光纤（4）介质中掺入一些碱金属原子；还包括激光光源（6）；所述激光光源（6）的出射端通过第二光纤耦合器（5）与单模光纤（4）相连接；所述单模光纤（4）的一端与第一光纤耦合器（3）相连接，单模光纤（4）的另一端与第二光纤耦合器（5）的出射端相连接；所述单光子激发光光源（1）出射的激光能够实现单模光纤（4）中碱金属原子里德堡态的制备；所述激光光源（6）出射的激光频率满足碱金属里德堡原子阶梯型三能级系统的电磁感应透明条件。

5.如权利要求4所述的基于里德堡原子强相互作用的全光单光子开关装置，其特征在于，所述碱金属原子为铯原子；单光子激发光光源（1）发出的激光包含制备铯里德堡原子的波长为300nm的一种激光；激光光源（6）发出的激光包含波长为852nm和510nm的两种激光。

6.如权利要求4所述的基于里德堡原子强相互作用的全光单光子开关装置，其特征在于，所述碱金属原子为铷原子；单光子激发光光源（1）包含制备铷里德堡原子的波长为298nm的一种激光；激光光源（6）发出的激光包含波长为780nm和480nm两种激光。