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).     

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。     

Doppler展宽的封闭原子系统中无反转增益的相位控制

研究了在具有自发辐射诱导相干性的Doppler展宽的封闭Λ型三能级系统中探测场和驱动场之间的相对位相对探测场无反转增益的控制作用. 研究结果表明: 1) 不管探测场和驱动场是同向传播还是反向传播, 驱动场是失谐还是共振,无反转增益总是随相对位相的改变而作周期性变化,周期为2π. 2) 驱动场共振时,无反转增益极大值随Doppler展宽值的增大而单调减小,且反向传播时比同向传播时减小的速度更快;驱动场失谐时,无反转增益的极大值随Doppler展宽值的增大不再单调地减小或增大. 在以上两种情况下,均可以通过调 关键词： 自发辐射诱导相干 相位控制 Doppler展宽 无反转增益     

非相干泵浦对原子系统位相相关吸收性质的影响

研究发现在具有真空诱导相干性的开放和封闭ladder 型原子系统中,探测场和驱动场之间相对位相对吸收性质有重要的调制作用,同时非相干泵浦对位相相关的吸收性质有显著的影响.在这两种系统中,通过调节非相干泵浦,可以实现从吸收到增益和从粒子数反转激光到无粒子数反转激光的转化,并可获得最大的无反转激光增益.但是,当非相干泵浦不存在时,对相对位相的任意值,在封闭系统中只出现吸收而不能得到无反转激光增益;然而在开放系统中,对于适当的相对位相值甚至可以产生比有非相干泵浦时更大的无反转激光增益.     

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     

开放四能级系统中相对位相对探测响应的影响

利用具有自发辐射诱导相干开放四能级系统的定态数值解,从不同角度分析了探测场和驱动场之间的相对位相Φ对探测场增益(吸收)以及粒子数差的影响.研究结果表明：通过对相对位相的控制,可以实现探测场无反转增益和色散的周期性放大和减弱,并能得到无吸收高色散;Φ=α的色散曲线与Φ=α+π/2的增益曲线相似;在探测场共振条件下,适当调节相对位相,可以使无反转激光（LWI）增益达到最大.还研究了粒子注入和退出速率的变化对位相相关的LWI增益的调制作用.     

循环跃迁的Δ 型三能级系统中的无反转激光

研究了在引入非相干抽运的情况下,循环跃迁的Δ型共振三能级系统中产生的无反转激光.利用主方程的方法, 导出了缀饰态中强相干场极限下布居数项和相干项的稳态近似解析解以及产生无反转激光所需要满足的条件;并利用数值模拟的方法讨论了布居数分布、 系统增益对探测场和相干场拉比频率的依赖性以及随时间的演化规律. 结果表明:无论各个参量取何值,共振Δ型三能级系统总是处于无粒子数反转的状态; 只要探测场或相干场之中有一个为强场,便可产生无反转激光; 当其中任意一个场远强于另一个场时,系统的无反转增益将不再依赖于任何一个场的拉比频率.     

四能级双V型原子系统中考虑自发辐射相干的无粒子数反转激光

提出了一个由两个弱探测场和两个强耦合场驱动的四能级双V型原子系统, 研究发现在四波混频共振条件下, 两探测场均可被放大而无须粒子数反转. 值得注意的是, 由于所选择的激发态为超精细结构的两个近能级, 这里必须考虑自发辐射相干效应的影响. 与不考虑自发辐射相干相比, 同样参数条件下探测场的增益得到大幅度提高.而且, 探测场增益对相位非常敏感, 即增益-吸收线型受相位周期性调制, 同时也受两个偶极矩之间夹角θ制约. 此外还分析了相干抽运场 (强耦合场)的失谐对增益谱线产生的影响. 关键词： 无粒子数反转激光 四波混频 自发辐射相干     

Doppler展宽的封闭原子系统中无反转增益的相位控制

研究了在具有自发辐射诱导相干性的Doppler展宽的封闭Λ型三能级系统中探测场和驱动场之间的相对位相对探测场无反转增益的控制作用. 研究结果表明: 1) 不管探测场和驱动场是同向传播还是反向传播, 驱动场是失谐还是共振，无反转增益总是随相对位相的改变而作周期性变化，周期为2π. 2) 驱动场共振时，无反转增益极大值随Doppler展宽值的增大而单调减小，且反向传播时比同向传播时减小的速度更快；驱动场失谐时，无反转增益的极大值随Doppler展宽值的增大不再单调地减小或增大. 在以上两种情况下，均可以通过调     

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.     

A NONLINEAR ANALYTICAL AND NUMERICAL STUDY FOR AN OPEN SYSTEM WITH COHERENT OFF-RESONANCE FIELDS

An exact nonlinear analytical solution of an open V-type inversionless lasing system with two incoherent pump fields, off-resonant driving and probe fields is given. Through qualitative and quantitative comparison of the gain, dispersion and population differences of the linear and nonlinear cases, some conclusions concerning the Rabi frequencies of the driving and the probe fields are drawn and discussed in detail.     

Doppler展宽准Λ型四能级系统中传播效应的位相相关性

利用数值计算详细研究具有真空诱导相干的准Λ型四能级原子系统中探测场和驱动场之间的相对位相(Φ)对传播效应的影响。结果表明:通过选择Φ的取值可以获得更大的GWI和更长的存在无反转增益的传播距离,从而获得更高的LWI强度;Doppler展宽存在时,Doppler展宽宽度及探测场和驱动场传播方向对位相相关的GWI和LWI强度的空间演化有明显的调制作用。     

倒Y型四能级量子系统中亚光速和超光速传播现象的转换研究

研究了探测场、耦合场和驱动场三场作用下倒Y型四能级量子系统的光学特性,利用数值模拟的方法探讨了外加相干驱动场的拉比频率和失谐量变化时系统对探测光场吸收特性的影响. 通过绘制三维立体图,发现了探测光场的群速度在电磁诱导透明窗口处的变化规律,并且选择合适的驱动场拉比频率和失谐量,可以在理论上实现亚光速和真空光速以及超光速传播之间的转换. 关键词： 倒Y型四能级 群速度 超光速传播 亚光速传播     

光场的空间横向效应对无粒子数反转光放大增益的影响

针对喇曼场驱动下的四能级理论模型，讨论了光场的空间横向效应对无粒子数反转光放大增益的影响．计算结果表明：光场的空间横向效应使探测场的探测谱形状发生了变化；为了在样品池的出口处获得较高增益，汇聚透镜的最佳聚焦位置不应在样品池的中心，而应在样品池的出口附近． 关键词：     

Gain enhancing due to quantum interference effect in an open four-level atomic system with Doppler broadening

The effect of vacuum-induced coherence (VIC) on the gain of lasing without inversion (LWI) is studied in an open four-level atomic system with Doppler broadening for both cases: co- and counter-propagating probe and driving fields. The results show that: (1) in general, for a fixed VIC strength, LWI gain decreases monotonously with the value of the Doppler broadening width increasing. Regardless of the Doppler broadening being obvious or not, the LWI gain much larger than that without VIC always can be gotten by choosing suitable VIC strength, i.e. values of two factors p₁ and p₂ which represent the VIC effect. (2) Varying p₁ or p₂ will produce remarkable different influence on the LWI gain, and the influence is closely related to the value of the Doppler broadening width. (3) In the case of counter-propagating probe and driving fields, when the Doppler broadening is large enough, gain oscillation occurs. For the same value of the Doppler broadening width, the oscillation amplitude increases with increasing values of strength of VIC. (4) The atomic exit and injection rates also can dramatically affect LWI gain. (5) The LWI gain for the co-propagating probe and driving fields is always larger than that for the counter-propagating probe and driving fields. (6) A much larger LWI gain in open system than that in the corresponding closed system can be obtained.     

Y型四能级系统中Doppler展宽对真空诱导相干性相关的探测场吸收的影响

利用数值计算结果,讨论了在Y型四能级原子系统中Doppler展宽对与真空诱导相干性(VIC) 相关的探测场吸收性质的影响.研究结果表明: 当无Doppler展宽时,只有不存在VIC时才可能产生电磁感应透明(EIT)现象; VIC将导致探测场吸收的明显改变和增益产生;在VIC存在和不存在两种情况中,吸收曲线都具有关于探测场失谐对称的双峰结构. 当有Doppler展宽时,在VIC存在和不存在两种情况中都能产生EIT现象; VIC仍将导致探测场吸收的明显改变和增益产生;不管是否存在VIC,探测场吸收都具有以下特征:吸收曲线不再具有关于探测场失谐的对称性且随Doppler展宽宽度(D)值的增大而逐渐从双峰结构变为单峰结构,探测场吸收不随D值的增大而单调增大或减小,在探测场和驱动场的传播方向相反时可获得比传播方向相同时更小的探测场吸收.     

Y型四能级系统中Doppler展宽对VIC相关的双光子吸收的影响

利用数值计算结果讨论了Doppler展宽对Y型四能级原子系统中真空诱导相干 性(VIC)相关的双光子吸收的影响. 研究结果表明: 1)在无Doppler展宽的情况中, 不存在VIC时, 吸收曲线具有双峰结构并产生电磁感应透明(EIT)现象, 存在VIC时吸收曲线具有单峰结构而EIT现象不再发生; 2)在有Doppler展宽的情况中, 不管是否存在VIC, EIT现象都能发生; 不存在VIC时, 不管探测场和驱动场传播方向相同还是相反, 随Doppler展宽宽度D值的增大, 吸收先增大后减小, 吸收曲线逐渐从双峰结构变为单峰结构; 存在VIC时, 若探测场和驱动场传播方向相同, 随D值的增大, 吸收先增大后减小, 吸收曲线逐渐从单峰结构变为双峰结构; 若探测场和驱动场传播方向相反, 随D值的增大, 吸收单调减小, 但吸收曲线仍保持单峰结构.