开放的非共振梯型无粒子数反转激光系统非线性增益与色散的研究

本文给出了开放的非共振ladder型三能级无粒子数反转激光系统的非线性精确解,利用数值计算结果讨论了系统各参量的变化对激光场的增益和色散的影响.作者得到以下结论:当探测激光场和驱动场都共振时,无论其他参量如何变化,色散为零.当仅有探测场失谐(驱动场失谐)时,增益和色散随探测场失谐(驱动场失谐)的变化曲线分别具有偶对称性和中心对称性,当探测场和驱动场皆失谐时,这种对称性消失;适当调节探测激光场或(和)驱动场的失谐可获得最大或较大的无粒子数反转激光增益和无吸收高色散.增益和色散(粒子数差绝对值)随原子注入速率之比的增加单调增加(单调减小),且原子退出速率越大增加(减小)得越快.在探测场和驱动场适当失谐的情况下,保持系统其他参量不变,非相干泵浦速率只有在一定范围内取值时,才能获得无粒子数反转激光增益,并存在一个增益极大值.改变探测场或驱动场Rabi频率对无粒子数反转激光增益的影响与非相干泵浦速率改变时的情况类似.     

开放四能级原子系统粒子数反转或无反转激光研究

在封闭的简单四能级原子系统模型的基础上提出了开放的四能级原子系统模型.通过在电偶极和旋转波近似下,解此系统的半经典密度矩阵运动方程得其稳态线性解析解.对该稳态解的数值模拟显示:随着驱动场的Rabi频率的连续增加系统会发生由输出的无粒子数反转激光到输出粒子数反转激光的转变;随着系统退出速率或者注入速率比的连续增大,系统会发生由输出的粒子数反转激光到输出无粒子数反转激光的转变;该系统能获得无吸收高色散;在稳态,探测激光上下能级粒子数差随探测场失谐的变化曲线呈弱矩形波.     

失谐对开放的四能级系统无粒子数反转激光的影响

提出开放的四能级双驱动场无反转激光系统的理论模型,由电偶极和旋转波近似得到其密度矩阵方程,讨论无反转激光产生的物理机制,利用数值计算结果分析探测场和驱动场失谐对系统无反转激光增益和粒子数差的影响.     

无粒子数反转激光研究的进展

概括地介绍了无粒子数反转光放大与无粒子数反转激光的基本概念和原理，讨论了这种类型激光对激光科学发展的重要意义，叙述了自１９６２年以来科学家们所提出的几种实现无粒子数反转光放大及无粒子数反转激光的主要的理论模型和有关的实验进展，最后介绍了钠原子蒸汽中首次观察到无粒子数反转光放大的实验装置和实验结果。     

开放的无粒子数反转激光系统中原子响应的时间演化和光放大机制

研究了开放的Λ型无粒子数反转激光系统中原子响应的时间演化规律,阐明了该系统产生无粒子数反转光放大的机制.发现开放系统中原子响应的时间演化特征与封闭系统有显著的差 别.认为时间演化过程中振荡频率的改变和振荡的非谐性来源于系统中原子振子的随机相干性. 关键词： 开放 无粒子数反转激光 原子响应 随机相干性     

驱动场相位涨落对开放四能级系统的影响

考虑驱动场相位存在涨落，给出了开放四能级系统的稳态解析解，通过它分析了该系统由于驱动场相位涨落引起的有限线宽对增益、色散和粒子数差的影响.分析显示：线宽的变化不能改变无反转激光系统的特性；线宽的增大必须提高抽运阈值；相对来说退出速率很小时，线宽对增益、色散和粒子数差的影响较弱；当线宽不为零时该系统仍能获得无吸收高色散.     

开放V型无反转激光系统相位涨落的影响

通过对从开放的V型双泵浦系统的定态解析解得到的数值计算结果的分析表明:1)驱动场相位将涨落导致一个有限线宽;一般说来,被探测场耦合的上下两能级间的粒子数差随线宽的增加而减小,当线宽增加到一定值时,系统将发生从传统的反转激光到无反转激光的转化;线宽的增加将使无反转激光增益降低;当线宽不为零时,仍可产生无吸收高色散(折射率)2)线宽变化对增益、色散和粒子数差影响的性质和大小与系统其它参量的取值密切相关,只有适当选择线宽和系统其它参量的值才能获得最大的无反转激光增益和无吸收高色散(折射率).     

稳态V型和Λ型无粒子数反转激光增益的比较研究

在相应参量取值相同的情况下,利用数值模拟的方法对比研究了封闭的V型和Λ型原子系统稳态增益随相干光场失谐量的变化规律.研究发现,这两种系统的稳态探测激光增益随探测激光场失谐量的变化曲线具有相似的形状,但数值上存在差异.这一现象与两种系统的原子相干性与粒子数分布的特点直接相关.另外,还发现驱动激光失谐及由于自发辐射诱导相干导致的原子相干性的增强能显著影响探测激光增益. 关键词： 无粒子数反转激光 失谐 原子相干性 粒子数分布     

利用射流混合获得分子气体的振动粒子数反转

本文讨论利用射流混合的流体力学方法来获得分子气体的振动粒子数反转。当激光介质气流与振动激励的储能介质冷气流发生混合时,由于后者亚稳态到前者基态的近共振能量传输上能级受到选择激励,从而在激光能级间形成了粒子数反转。利用双参数摄动法,求得多组元非平衡二维高速剪切流动的解析解;给出反转密度、流场参数和激光功率极限;阐明了反转条件、冷却效应、流场参数和碰撞去活化作用对反转密度的影响,阐明了输出光束垂直于气流方向时提取激光的位置能够最佳化的事实。作为例子,对CO₂气流与振动激励的冷氮气流混合的情况,由解析解直接导出了反转条件、效率和增益系数。     

三能级三模量子系统中探测场的增益研究

研究了三能级原子与多模光场相互作用的量子系统，从系统的密度矩阵运动方程出发讨论了无粒子数反转探测场的增益条件，发现当驱动场拉比频率取5，探测场拉比频率取1，非相干抽运取3，驱动场失谐量取3时，系统可以在偏离共振的两端获得粒子数无反转而相应的探测场获得了增益，即实现了无粒子数反转激光，其在光通信方面具有重要的应用价值。     

Effects of phase fluctuation in an open four-level inversionless lasing system

A steady analytical solution of an open four-level inversionless lasing system with a driving field having the phase fluctuation has been given, and the effects of the finite width due to the phase fluctuation on the gain, dispersion, and population difference have been analyzed by using the numerical simulation from the steady analytical solution. It is found that: with the linewidth increasing, the gain decreases and the absolute value of population difference between levels coupled by the probe field increases, but the variation of the linewidth cannot change the properties of the inversionless lasing and refractive index increase of the system; when the linewidth does not equal to zero, the system can still get a high refractive index with zero absorption, and these conclusions have very obvious difference from those obtained in other inversionless lasing systems.     

THE EXACT SOLUTION OF A TWO-LEVEL ATOM MOVING IN A QUANTIZED TRAVELLING LIGHT FIELD AND A GRAVITATIONAL FIELD

We adopt a dynamical algebraic approach to study the system of a two-level atom moving in a quantized travelling light field and a gravitational field with a multiphoton interaction. The exact solution of the system is obtained and used to discuss the influence of the gravitational field on the collapses and revivals of atomic population, sub-Poissonian statistics.     

船舶进气系统进气特性的非定常研究

本文采用三维非定常数值模拟的方法,对某船舶进气系统整体气路进行求解。研究中考虑进气室冷却进气系统、燃烧进气系统、进气蜗壳等结构,以及百叶窗、空气净化装置、消音器等结构的阻力影响,并在定常条件下验证了阻力模拟的准确性。随后,重点研究了外界条件变化对前后进气室压差及蜗壳出口流场的影响,得出了前后压差随测点位置和外界条件的变化规律。     

三能级Upper-ladder型系统中的

三能级Upper-ladder型系统中,在旋波、慢变振幅近似下,求解了考虑驱动场相位扩散后的系统密度矩阵运动方程,并给出了这个三能级梯型系统稳态线性解析解.利用对密度矩阵运动方程的稳态线性解析解的数值模拟结果,研究相位扩散对无反转激光增益、色散和粒子数差的影响;利用对密度矩阵运动方程的数值模拟结果,分析相位的扩散对无反...     

Sideband manipulation of population inversion in a three-level Λ atomic system

Sideband manipulation of population inversion in a three-level A atomic configuration is investigated theoretically. Compared with the case of a nearly monochromatic field, a population inversion between an excited state and a ground state has been found in a wide sideband intensity range by increasing the difference in frequency between three components. Furthermore, the population inversion can be controlled by the sum of the relative phases of the sideband components of the trichromatic pump field with respective to the phase of the central component. Changing the sum phase from 0 to π, the population inversion between the excited state and the ground state can increase within nearly half of the sideband intensity range. At the same time, the sideband intensity range that corresponds to the system exhibiting inversion ρ00 〉 ρ11 also becomes wider evidently.     

原子与多模辐射场作用的动力学性质的精确求解

本文精确求解了一个二能级原子与一个多模辐射场相互作用的动力学问题．文中没有用到旋转波近似和偶极近似,而是运用相干态展开技术,求得了相互作用过程中原子的上下两能级的粒子数随时间的变化情况,并讨论了系统中光子数随频率的分布．计算机的模拟计算给出了一些有意义的结果．     

薛定谔猫态光场与二能级原子相互作用系统的量子特性

在非旋波近似下,通过采用相干态正交化展开的方法,研究了薛定谔猫态光场与二能级原子相互作用系统中,原子的布局数和光场的反聚束效应,并与旋波近似下的结果进行了对比.在旋波近似与非旋波近似下,讨论了初始光场强度、相干态间的相位角以及失谐量对原子布局数和光场反聚束效应的影响;在非旋波近似下,讨论了强弱耦合情况下光场的反聚束效应.研究结果表明:旋波近似与非旋波近似下,原子的布局数随着初始光场强度的不同,表现出不同的特性;当初始光场强度较小时,旋波近似与非旋波近似下,原子的布局数表现出相同的特性;随着初始光场强度的增大,旋波近似下,原子的布局数将表现出坍塌现象.耦合强度较大时,光场的聚束与反聚束效应在非旋波近似与旋波近似下有较大的区别;非旋波近似下,随着初始光场强度的增大,光场一直处于聚束效应状态;而旋波近似下,光场的聚束效应与反聚束效应交替出现.     

INFLUENCE OF DRIVING-FIELD PHASE FLUCTUATION ON ABSORPTION AND DISPERSION IN A SIMPLE THREE-LEVEL ATOMIC SYSTEM

The steady-state behavior of a simple three-level atomic system has been investi-gated by taking into account the effect of phase fluctuations in the driving field. For a monochromatic driving field, lasing with or without inversion can be established over a wide frequency range for the probe and driving fields. A large refractive index can also be generated even if the population inversion is positive. For a finite linewidth of the driving field, the refractive index enhancement tends to decrease. Furthermore, a behavior change from inversion laser to noninversion laser can occur as the driving field linewidth increases.