[发明专利]一种基于腔QED系统的双向多通道全光开关及控制方法

权利要求书

1.一种基于腔QED系统的双向多通道全光开关，其特征在于，包括透明的真空腔室和位于其内部的左腔镜和右腔镜，所述左腔镜和右腔镜水平对称设置，所述真空腔室外部左侧设置入射激光器和反射信号探测器，所述真空腔室外部右侧设置透射信号探测器；所述真空腔室内设置铷释放剂，真空腔室外设置磁光阱装置，在磁光阱装置的作用下，铷释放剂释放的铷-85冷原子汇聚在由左腔镜和右腔镜形成的共焦腔的中心位置处，形成铷-85冷原子团；所述真空腔室外部垂直于铷-85冷原子团位置设置控制激光器。

2.根据权利要求1所述的一种基于腔QED系统的双向多通道全光开关，其特征在于，所述入射激光器发出的入射信号光场频率为相对铷-85冷原子D₂线5S_1/2，F＝2〉→|5P_3/2，F＝2跃迁负失谐15MHz的激光束。

3.根据权利要求2所述的一种基于腔QED系统的双向多通道全光开关，其特征在于，入射信号光场同时激发两条原子跃迁路径|5S_1/2，F＝2〉→|5P_3/2，F＝1和|5S_1/2，F＝2→|5P_3/2，F＝2。

4.根据权利要求1所述的一种基于腔QED系统的双向多通道全光开关，其特征在于，所述控制激光器发出的控制光场频率仅耦合铷-85冷原子D₂线|5S_1/2，F＝3→|5P_3/2，F＝2跃迁路径。

5.根据权利要求1所述的一种基于腔QED系统的双向多通道全光开关，其特征在于，所述入射激光器和左腔镜之间设置凸透镜和反射镜。

6.根据权利要求1所述的一种基于腔QED系统的双向多通道全光开关，其特征在于，所述真空腔室通过真空连接管连接真空泵。

7.根据权利要求1所述的一种基于腔QED系统的双向多通道全光开关，其特征在于，所述左腔镜和右腔镜为高反射凹面镜，两者的凹面相对设置，曲率半径为5厘米，间距为5厘米，反射率均为99.85％。

8.一种如权利要求1所述的基于腔QED系统的双向多通道全光开关控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)利用磁光阱装置在共焦腔中心位置处形成铷-85冷原子团；

(2)开启入射激光器，入射信号光场经左腔镜进入共焦腔内，同时激发铷-85冷原子的两条跃迁路径，原子中处于基态|5S_1/2，F＝2的电子被激发到两个激发态能级|5P_3/2，F＝1和|5P_3/2，F＝2〉，在[-15MHz,+15MHz]范围内扫描入射信号光场的频率，透射光谱中有三个极化子透射峰，对应光强最大的三个位置，此时透射方向信号光处于打开状态；相应的反射光谱中有三个反射谷，对应光强最小值，此时反射方向信号光处于关闭状态；

(3)开启控制激光器，控制光场照射到铷-85冷原子团上，控制光场频率仅耦合铷-85冷原子D₂线|5S_1/2，F＝3〉→|5P_3/2，F＝2跃迁，当控制光场的频率调谐到与其中一个极化子共振时，原透射光谱中对应的透射峰位置将出现很窄的透射谷，对应的光强值由原来的最大值变为最小值0，此时透射方向信号光处于关闭状态，信号不能通过；相应的反射光谱中对应的反射谷位置出现了很窄的反射峰，对应光强由原来的最小值变为了最大值，此时反射方向信号光由关闭状态变为打开状态；

(4)通过打开或者关闭控制激光器，实现对信号光的双向多通道控制，即全光开/关操作。