自发产生相干对探测场的色散和吸收影响

在Y形四能级原子系统中,分析了自发产生相干对探测场的色散和吸收影响. 结果发现,随着自发产生相干的增强,系统呈现的电磁感应透明窗口逐渐变窄,并在共振处出现反常色散,吸收从负值变为正值. 同时,当抽运场和耦合场的相对强度不同时,共振处附近吸收为零或出现增益,而两场强相等或接近时,系统对探测场表现为吸收. 关键词： 非线性光学 电磁感应透明 自发产生相干     

N型四能级系统的原子吸收

研究了在较强光低饱和限制下相干光场与N型四能级原子相互作用系统中原子的吸收性质。借助于数值计算,讨论了较强光失谐、探针光强、激发能级向低能级衰减的分配系数对原子吸收的影响。结果表明,抽运场失谐使原子吸收发生横向变化,信号场失谐使原子吸收发生纵向变化;探针光强影响非线性吸收,并通过它影响原子吸收,当探针光强远小于抽运和信号光强时,原子吸收与线性吸收一致,均表现为电磁感应透明特征,当信号光强增大,非线性吸收产生了增益,原子吸收也由透明变为增益;激发能级同时向两个低能级衰减,当对应探针光的原子衰减通道的衰减分配系数趋近零时,原子吸收随该系数变化非常强烈,当该分配系数等于零时,其增益在探针场共振处趋于无穷大。     

Y型四能级原子系统对探测场的吸收和色散

运用数值模拟的方法计算了Y型四能级原子系统在弱场条件下对探测场的吸收和色散.结果发 现，通过调制能级间附加的外场强度，该系统呈现出电磁感应透明特性，出现增益区并伴有 较大负折射率的色散效应.同时还发现，当外加场的拉比频率相位发生改变时，系统对探测 光场的吸收和色散将随之变化. 关键词： 电磁感应透明 自发辐射 量子干涉     

利用暗态共振之间的相互作用提高Kerr非线性

分析了利用双暗态共振之间的相互作用提高Kerr 非线性的方案,采用微扰理论和密度矩阵方法导出三阶极化率实部随外加相干驱动场失谐量变化的关系.结果表明,随着相干驱动场失谐量的增加,双暗态共振之间干涉使得Kerr非线性的最大值也随之变大且逐渐进入电磁感应透明窗口,并使用缀饰态理论对其产生的机制给予相应的解释.证明了在具有双暗态共振的四能级原子系统中获得无吸收巨Kerr非线性实现的可行性.     

循环四能级相干原子介质中的光增益

我们在一个循环四能级相干原子系统中,理论研究了抽运场与调制场强度对信号场增益的作用。研究表明,在循环四能级相干原子介质中,调制场改变了四个能级间的粒子数布居分布,导致信号场被增益放大。对于N型四能级原子系统,当加入微小的调制场(调制场强度与信号场相等)时,共振处信号增益峰值提高了12倍。相干抽运场诱导信号场放大,且改变抽运场强度可以实现信号场由对应粒子数反转增益到无粒子数反转增益。且随着抽运场强度增加,共振增益的取值先变大后变小。该循环系统在光放大及增益效应研究中可能有重要应用。     

Kerr介质腔中非线性J-C模型的腔场谱

研究了Kerr介质腔中非线性J-C模型的腔场谱.导出了初始光场处于任意量子态时腔场谱的计算公式,给出了光场处于数态、相干态和压缩真空态时的数值结果,讨论了Kerr效应和初始场强对腔场谱的影响.发现在光子数态的情况下,n≠1时均为2峰结构,Kerr介质使得中心频率按x(2n-1)的规律向高频方向移动,并破坏谱结构的双峰对称性;在相干态和压缩真空态情况下,当Kerr效应较弱时,非线性J-C模型中腔场谱的非经典特性较为突出,Kerr效应较强时,呈现多峰结构,谱的结构特征主要由Kerr效应决定,由于原子与腔场的耦合被抑制,腔场谱的非线性特征趋于消失.     

四能级Tripod-型原子系统中量子相干导致的交叉Kerr非线性效应

计算了四能级Tripod-型原子系统中探针光极化率随其频率失谐量的变化曲线.结果表明,当触发光作用于该系统的一个共振跃迁能级时,可使探针光的吸收和色散在其电磁感应透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)窗口(由耦合光产生)处发生显著变化.随着触发光Rabi频率的增加,探针光在EIT窗口的吸收显著降低,色散显著增加.这种由触发光引起的探针光极化率的变化对应着三阶Kerr非线性光学效应,这一效应在偏振量子相位门中有着潜在的应用价值.     

较高阶非线性抽运-探测过程中的空间效应

在飞秒抽运一探测光谱技术中,空间分辨的探测光信号反映了在不同空间位置的材料的非线性效应。当抽运光强度增大时,探测光信号中会出现明显的高阶特别是五阶非线性效应。利用劈裂算子方法直接解决了一维非线性传播方程的问题。在数值模拟中,研究了在不同抽运强度和位置下的抽运一探测过程中的五阶非线性效应。在足够高的抽运场下,探测信号出现清晰的振荡,显示了三阶和五阶非线性效应之间的干涉。当空间位置离抽运场中心足够远时,五阶比三阶非线性效应的衰减快得多,对其物理机制和趋势进行了定性的讨论。     

原子晶格中基于自发辐射相干效应的光子带隙

利用电磁感应透明技术,在一维光晶格中相干驱动四能级Lambda模型冷原子系统,从而实现动力学可调谐电磁感应光子带隙结构。基于两邻近能级间的自发辐射相干(SGC)效应,通过控制耦合场从远共振到共振,使该原子系统实现从两个光子带隙转变为三个光子带隙的动态过程。当自发辐射相干效应不存在时,在探测场共振区域处探测光子被原子系统强烈吸收,因此感应光子带隙严重形变甚至无法形成。通过数值计算证明光子带隙结构的形成源自于自发辐射相干效应下探测场和耦合场之间的三阶交叉克尔(Kerr)非线性调制,并且通过控制耦合场的耦合方式,可以实现系统从两个光子带隙到三个光子带隙的动力学调控。     

双模SU(2)相干场与Λ型三能级原子耦合系统中场熵的演化

研究了双模SU(2)相干场与Λ型三能级原子相互作用系统中场熵的演化特性.讨论了两场模与原子的耦合系数相对大小、单模场中光子数的最大可能值Ⅳ和描述两个场模光子平均数之比参数ξ的变化对场熵演化的影响.数值计算结果表明:两场模与原子的耦合强度近似相等时,场熵随时间作等幅周期性振荡;当两场模与原子的耦合系数相差较大时场熵演化出现崩塌和恢复现象,崩塌持续时间随两场模与原子的耦合系数之比l和两个场模光子平均数之比ξ增大而缩短,随单模场中光子数的最大可能值N增大而增大.