Eu~(3+)∶Y_2SiO_5晶体中电磁感应透明及群速度减慢研究

利用光与物质相互作用的密度矩阵方程及其数值解研究了Eu3 ∶Y2SiO5晶体中一种Λ型的电磁感应透明(EIT)和群速度减慢(SGV),得到了探测场的透射率随着探测场的失谐与耦合场的拉比频率的变化关系。分析了自旋子能级非均匀线宽及光学跃迁非均匀线宽对电磁感应透明和群速度减慢的影响,这两个线宽的增加不同程度地抑制了电磁感应透明。根据浓度与非均匀线宽的关系发现中心透射率不是随着浓度的增加而单调变化,而是存在一个最佳浓度使电磁感应透明的效果更加明显。分析表明对某一耦合场强,光群速度存在一极小值。     

掺杂稀土离子晶体中的电磁感应光透明现象

对在掺杂稀土离子晶体中实现电磁感应光透明进行了实验研究。首先,以Er3＋∶YAG晶体为样品,用旋转波近似下的密度矩阵方程理论计算了探测场的吸收特性随Er3＋离子浓度的变化规律,结果表明：在探测场失谐Δp=0时,形成了一个对于探测光透明的窗口,从而在理论上论证了在掺杂稀土离子晶体中实现电磁感应光透明效应的可行性。设计了一个以Pr3＋∶Y2SiO5晶体为样品的实验激发方案,吸收光谱显示,当温度为6 K时其在共振吸收峰处可形成一个完全透明的窗口,实现了在掺杂离子晶体中的电磁感应光透明。实验还分析了工作温度、耦合场失谐对探测光透过率的影响,结果显示：当样品温度上升到15 K时,透明窗口消失;耦合场的失谐量越大,透射率越小。     

交叉克尔非线性对二阶非线性诱导透明的影响

考虑耦合介质存在交叉克尔非线性的情形下,研究了交叉克尔效应对耦合双谐振腔中二阶非线性诱导透明的影响.首先给出了描述体系理论模型的哈密顿量,再通过对海森堡-朗之万方程进行线性化,得到了探测场的透射率,进而得出系统的吸收和色散关系.研究结果表明,在交叉克尔非线性强度较小时,可忽略其对诱导透明的影响;随着交叉克尔非线性强度的增大,诱导透明窗口宽度随之快速变窄.此外,吸收曲线中还出现了双吸收峰.进一步增强交叉克尔非线性,导致原本出现的诱导透明消失,并在新吸收峰处产生了新的诱导透明,新的诱导透明的吸收零点位置随着交叉克尔非线性增加而向左偏移.这些结果可能在不透明介质的窄窗口光传输和提高光学腔的性能方面提供一些参考.     

里德伯电磁感应透明中的相位

本文在典型的里德伯电磁感应透明系统中研究弱探测场在相互作用原子系统中的传播特性,重点关注基于偶极阻塞效应的探测场相位的合作光学非线性行为.通过与探测场透射率和光子关联作对比,发现相位的光学响应具有新特性:共振和Autler-Townes劈裂条件下相位对入射场强和初始光子关联不敏感,而在两者之间的频率范围内相位响应具有非线性特征,尤其在经典光频率处最显著.此外,提高主量子数和原子密度都会促进相位的非线性效应.综上,与探测场透射率和光子关联一样,相位可以作为合作光学非线性的另一个标识来刻画非线性现象,对里德伯电磁感应透明研究是一个有力的补充.     

无反转放大效应(AWI)对光速减慢与负群速传播的影响

由于光子作为信息的载体有着天然的优越性,例如,传播速度快,信息量大等.所以各国科学家都在不断地寻找各种方法去操控光子.其中电磁感应透明(Electromagnetically Induced Transparency, EIT),电磁感应吸收(Electromagnetically Induced absorption, EIA)和无反转放大效应(Amplification Without Inversion, AWI)作为控制光子的手段一直受到人们的关注.电磁感应透明现象(EIT)可以实现共振光无吸收传播的同时伴随有大的群速度色散效应.我们实现了无缓冲气体的铯泡(Cs)中的光脉冲群速度的减慢,通过在EIT的原子系统上加入非相干泵浦来产生AWI效应,我们发现光脉冲在其中的传播速度随着泵浦光强的增加而明显减小,延迟时间增加一倍,光脉冲的群速度相当于c/40000.此外,我们还利用电磁感应吸收现象(EIA)产生的大的负群速度色散效应,我们观察到了在无缓冲气体的铯泡(Cs)中,光脉冲的负群速度传播的现象.通过EIA原子系统中非相干泵浦光的加入,AWI 效应使得超光速现象变得更加明显,光脉冲的负群速度变得更大.最大的光脉冲超前时间可以达到0.9 μs,相当于光脉冲的群速度为-c/40000.     

利用微波场抑制电磁感应透明的功率展宽

电磁感应透明的重要参量之一是透明窗口的光谱线宽。在Λ-型三能级原子系统中,电磁感应透明的光谱线宽由两低能级间的相干失相速率决定,若两低能级同属于原子基态的精细结构,则电磁感应透明窗口的极限线宽很窄。但较强的耦合场作用往往会导致电磁感应透明窗口的功率展宽,而减弱耦合场又会影响电磁感应透明的对比度和深度。为此,通过引入微波控制场共振作用于基态精细能级间构成三场作用下的准Λ-型四能级系统,利用微波控制场来抑制耦合场所引起的电磁感应透明窗口的功率展宽。结果表明,引入微波控制场不仅得到了双窗口电磁感应透明,而且在保持较好对比度的条件下,使得电磁感应透明的光谱线宽明显小于不加微波场的情况。     

三光子干涉对Λ型能级体系电磁感应透明的影响

在双光子探测、强耦合场驱动的Λ型能级体系中,我们在基态与低激发态之间加入一个驱动场,并应用密度矩阵方程理论研究了驱动场对双光子探测的电磁感应透明和Autler-Towns 分裂的影响.     

倒Y型四能级原子系统中电磁诱导透明的相干控制

研究了倒Y型四能级原子系统中相干控制电磁诱导透明.应用微扰理论给出一阶近似条件下,不同控制场原子系统对探测光场响应的解析式及电磁诱导透明窗宽度的解析式.在探测场为弱场时,分析了系统中控制光场强度、耦合光场强度及其失谐量对电磁诱导透明窗的影响.研究发现电磁诱导透明窗随控制光场强度的增强变宽,而随耦合光场强度的增强变窄,当探测光场与耦合光场偏离双光子共振时,透明窗外的吸收增加,透明窗变宽.在弱探测场、弱控制场条件下,分析了初始时刻原子处在相干叠加态时的相对相位、相对强度与探测场和控制场的相对相位等对系统吸收特性及透明窗的影响.结果表明探测场与控制场的相对相位对吸收的影响与相干叠加态中两能级之间几率幅的相对相位对吸收的影响作用相反,系统在两下能级干涉极大时,存在一个很宽的透明带.应用缀饰态理论和量子相干理论对所得结果进行了解释.     

准Λ型四能级原子系统在弱场中的增益及电磁感应透明

利用数值模拟的方法讨论了稳态下准型四能级原子与两光场相互作用系统对探测场的增益以及与粒子数布居规律之间的关系。结果表明即使在场较弱的情况下,随着探测场和它所对应能级间跃迁频率失谐量的变化,系统在所有拉比频率相位为零时对探测光总会同时呈现三个增益峰和两个固定的产生电磁感应透明(EIT)现象的位置,并且当系统呈现电磁感应透明的同时,探测场所对应的高能级粒子数为零;而拉比频率相位的变化则会导致系统对探测光既有吸收也有增益,并且也呈现电磁感应透明现象,但仅仅相位的变化并不影响高能级的粒子数分布。值得注意的是该结果均在精确求解下所得。     

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