實驗名稱：基于磁敏感自旋波長壽命光與原子糾纏源的制備

　　測試設備：高壓放大器、函數發生器、功率放大器、電光調制器、激光器、光隔離器位相延遲器、壓電陶瓷等。

　　實驗過程：

　　圖1：利用PDH鎖頻裝置圖

　　注：Laser：激光器，ISO：光隔离器，EOM：电光调制器，Poweramp：功率放大器，Oscillator：函数发生器，DelayBox：位相延迟器，Mixer：混频器，HP：高通滤波器，LP：低通滤波器，PID：比例积分器，HV：高壓放大器，Detector：探测器，PZT：压电陶瓷。

　　制作好的模式清洁器使用PDH锁频，如图1所示，首先借助饱和吸收装载将激光器频率锁定在原子跃迁线上，一束特定频率的激光经激光器出射后，穿过隔离器(ISO)、电光调制器(EOM)、透镜后，从镜M2中心进入三镜腔。激光经过透镜后进入腔内的腰斑半径与三镜腔的腰斑半径匹配，一束微弱光从凹面镜M3中透射出来被探测器接收，并将探测到腔模式的信息转化为电信号通过高通滤波器进入混频器，函数发生器(Oscillator)输出的正弦波信号分为两束，一束信号被功率放大器(Poweramp)放大信号输出至电光调制器(EOM)，对激光施加相位调制。一束信号被位相延迟器(DelayBox)进行相位延迟后进入混频器(Mixer)，与探测器的电信号一起进行交流信号混频，信号混频后被低通滤波器滤掉高频成分后提取出误差信号，较弱的误差信号进入比例积分器(PID)进行优化，通过调节位相延迟器和PID参数优化好误差信号后经过高壓放大器放大反馈给压电陶瓷，压电陶瓷带动腔镜M3高频振动，进而改变腔长使激光与三镜腔腔模共振，实现模式清洁器的锁定。经过实测，模式清洁器的透射光效率为55%，再通过两个滤波器，可以将写读光中非相干光滤除，提高单光子测量的信噪比。

　　實驗結果：

　　圖2：磁敏感自旋波恢複效率隨存儲時間的變化

　　如圖2所示是磁敏感自旋波恢複效率隨存儲時間的變化關系。在實驗中，Stokes光子在光路中傳播到單光子探測器中總的探測效率η=22.8%，每次探測到N個Stokes光子，單光子探測器DS1和DS2與DAS1和DAS2符合計數值爲NAS，可以計算出恢複效率γ。爲了使磁敏感態自旋波的存儲壽命達到最佳效果，在實驗前就依據恢複效率隨存儲時間的振蕩變化爲參考標准，調節地磁場線圈中電流對環境磁場進行精確補償。精確補償環境磁場後的磁敏感自旋波恢複效率隨存儲時間的關系如圖2所示，從圖中可以知道，恢複效率γ0在存儲時間t0=0時爲15.8%，恢複效率爲γ1在存儲時間t1=900μs時爲5.85%，恢複效率在存儲時間的不斷提高情況下有降低的趨勢。根據擬合函數得到存儲1/e的存儲壽命爲t0=900μs。

　　圖3：參量S隨存儲時間的變化

　　爲了探究光與原子的糾纏度與存儲時間的關系，我們在不同的存儲時間下對Bell參數S進行了測量。通過測量Bell參數S和Clauser-Horne-Shimony-Holt(CHSH)不等式來判斷是否産生糾纏光子對是實驗上常常采用的方法。圖3中紅色圓點表示我們在不同存儲時間t下測量的Bell參數S值，當存儲時間t=0時，系統的Bell參數S=2.58±0.03違反了貝爾不等式19.3個標准差，當存儲時間t=900μs時，系統的Bell參數S=2.10±0.03違反了貝爾不等式3.3個標准差，系統Bell參數S值隨著存儲時間t的增加而降低。

　　高壓放大器推荐：ATA-7050

　　圖：ATA-7050高壓放大器指標參數

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