声子辅助的电磁感应透明和超慢光效应的研究

在对激子不作任何近似的条件下，对强耦合激子-声子系统中光的线性极化率进行了理论计算，证明了当信号光场频率与激子频率的失谐量等于光学声子的频率时，会出现电磁感应透明现象和超慢光效应.并且与对激子作Dyson-Maleev变换近似和玻色近似的结果进行比较，发现对激子无论是否作近似对产生电磁感应透明现象和超慢光效应都没有实质的影响. 关键词： 量子光学 电磁感应透明 激子 声子     

包含三能级原子环形腔的动态非稳与混沌过渡

在包含三能级原子的环形腔的输出光场中，观察到了由电磁感应透明（EIT）效应导致的动态非稳及混沌．该动态非稳及向混沌的过渡可以通过耦合光场而加以很好地控制．同时，由三能级EIT导致的原子相干改变了系统的吸收、色散及非线性效应，从而极大地增强了系统的动态非稳和混沌过渡特性．建立了一个理论模型来定量地解释观察到的现象．     

准A型四能级原子系统中的烧孔和光学双稳现象

研究了准A型四能级原子与两光场相互作用系统中的量子干涉效应．发现在弱探测场下系统驱动场拉比频率改变时，其色散曲线会呈现出烧孔现象，吸收增益曲线会出现全增益区以及宽而平坦的电磁感应透明窗口．另外，色散曲线随探测场拉比频率相位的演化会呈现出光学双稳态效应．     

基于电磁感应透明效应的光学图像加减

电磁感应透明效应是基于原子不同跃迁通道之间的量子相干效应,可以使得原子系综对于光场的吸收率降低,甚至接近于0,同时在原子共振频率附近伴随着强烈的色散,因而被广泛应用于群速度调控、光脉冲存储和光场的相干调控等领域.本文基于电磁感应透明效应,通过信号光场、耦合光场和读取光场操控复现光场,在4 f系统的像面上实现了光学图像的加减操作.相较于通常在频谱面上利用余弦光栅进行滤波的方案,基于电磁感应透明效应的方案无需制备频谱面滤波掩膜版,并且只产生正一级和负一级衍射图像,无0级衍射图像干扰,可广泛应用于光学图像的动态实时处理.     

失谐对冷原子介质中光脉冲信息存储的影响

通过对电磁感应透明模型的理论推导和数值模拟，讨论了光场和原子能级间有失谐 的光脉冲信息的存储过程. 结果表明：只有在光场和原子能级共振时，光和原子相互作用系 统的存储态才能最终演化到暗态. 随着失谐量的增大，只有部分信号光脉冲存储于冷原子介质中，并且光脉冲负群速度的绝对值逐渐增大，导致在介质中“读出”信号光相对于“读入”信号光的位置有明显的倒退现象. 对于能级上下对称相同失谐的情况，存储过程中系统各 物理量的演化过程几乎相同. 关键词： 光存储 失谐 暗态 电磁感应透明     

强激子-声子系统中电磁感应透明理论计算

应用Dyson-M aleev变换,对强耦合激子—声子系统中在考虑相空间填充因子情况下光的线性极化率进行了计算,在理论上证明了强激子-声子的相互作用对产生电磁感应透明起着重要作用,当信号光场频率与激子频率的失谐量等于光学声子的频率时,会出现电磁感应透明现象,并对考虑与不考虑相空间填充因子的两种情况作了比较,发现相空间填充因子对产生电磁感应透明现象没有实质的影响,只是使超慢光效应略有减弱。     

梯型四能级系统中超窄电磁感应透明与无反转增益

研究了两个光场作用下梯型四能级系统中Rabi频率及多通道辐射对电磁感应透明的影 响-在梯型四能级系统中上驱动场的Rabi频率对于超窄电磁感应透明及无反转增益的获得起 重要作用-不同的激发方式可改变电磁感应透明的位置-研究了偶极矩关联度在量子干 涉效应中所起的作用-利用缀饰态理论对数值计算结果给出了解释- 关键词： 梯型四能级系统 量子干涉效应 电磁感应透明 无反转增益     

EIT介质中光场噪声特性研究

在原子相干效应条件下，场与原子之间的相干耦合过程不仅导致原子能态发生相干叠加，同时也会使与之作用场的光场特性发生变化。我们对电磁感应透明（EIT）介质中量子化光场的噪声谱特性进行了研究，实验和理论结果均表明，在光场与原子发生相干作用过程中，由于EIT过程的吸收减小，色散增强效应，导致作用场的位相噪声被转化为输出场的强度噪声，因而使输出场的强度噪声由三部分所决定，输入光场的强度噪声、位相噪声以及由原子而引入的额外噪声。并分析了噪声随探测光失谐、分析频率等的变化关系以及总噪声谱不对称的原因，实验与理论结果定性吻合。     

四能级原子系统中的电磁感应透明及光开关现象

研究了闭合的Tripod-type四能级原子系统,使系统在三模光场相互作用下,利用量子干涉对其进行研究.结果显示在一定条件下,当改变控制场的拉比频率时,探测场对应的介质色散曲线可以实现从反常色散到正常色散的转变,出现了开关效应.并且在一定条件下共振-近共振区域会出现电磁感应透明.     

准Λ型四能级原子系统中的烧孔和光学双稳现象

研究了准Λ型四能级原子与两光场相互作用系统中的量子干涉效应.发现在弱探测场下系统驱动场拉比频率改变时,其色散曲线会呈现出烧孔现象,吸收增益曲线会出现全增益区以及宽而平坦的电磁感应透明窗口.另外,色散曲线随探测场拉比频率相位的演化会呈现出光学双稳态效应.     

单光子和双光子电磁诱导透明谱的相干调制

采用一束相干外场作用在倒Y模型原子的基态与另外状态构成的跃迁上,实现对单光子和双光子电磁诱导透明谱的调制。经研究发现相干外场对单光子和双光子的吸收性质有类似的影响效果。由于相干外场的作用,吸收谱的共振点附近出现吸收峰将原单重透明谱分裂为双重透明谱。诱导的吸收峰的高度和透明谱的频谱宽度与相干外场的强度有密切关系。并用缀饰态理论解释了这些物理现象。这些研究对多通道光通信以及对原子光学性质的调控方面有积极意义。     

参量放大器腔中光力诱导透明与本征模劈裂性质

研究了在含有光学参量放大器的光力学腔中关于弱探测光的光力诱导透明与本征模劈裂的性质.研究发现,光学参量放大器的驱动场相位和非线性增益值的大小对光力诱导透明窗口宽度和本征模劈裂性质有非常重要的影响,特别是当控制光频率工作在光力学红边带下,通过适当调制相位和非线性增益可以实现比空腔时(没有光学参量放大器时)还狭窄的光力诱导透明窗口,此时伴随着陡峭的色散曲线.这些研究结果有利于在光力耦合系统中实现快慢光、光存储等量子信息处理过程.     

由相干制备原子系统构成的理想光学介质

电磁感应透明(electromagnetically induced transparency,EIT)发生时所伴随的效应(如可控的线性吸收和色散,可控的非线性增强)是理想光学介质所必需的重要特性。通过理解这种相干制备的多能级原子系统的线性和非线性特征,人们能够更好地设计和利用这种新颖的光学介质,并将其应用到光通信和量子信息处理中。文章简单介绍了与EIT有关的原子介质的基本(线性和非线性)光学特性,并简单评价了几个令人感兴趣的应用。     

电磁感应透明介质中非线性法拉第偏转

利用多重尺度法,解析地研究了V型五能级超冷原子电磁感应透明介质中弱的线偏振探测光的传播特性. 结果表明,仅考虑系统的线性效应,随着耦合光强度的增加,介质对探测光的吸收迅速减少,而探测光的传播速度逐渐增加,但比真空中的光速要低若干个数量级. 同时发现,在相同的外加磁场下探测光的非线性法拉第偏转方向与线性法拉第偏转相反,且偏转角更大. 这说明电磁感应透明介质中探测光的法拉第偏转主要是由系统的非线性效应调控. 关键词： 电磁感应透明 非线性法拉第偏转     

计及激子-双激子相干下半导体单量子点中的空间光孤子对

考虑激子-双激子的相干效应, 解析地研究了半导体单量子点中探测光和信号光的吸收特性和非线性传播特性.结果发现, 在线性条件下, 单量子点中出现电磁感应透明现象; 进一步分析可得, 电磁感应透明所呈现的是单窗口或双窗口或光学增益均可通过调节控制光强加以控制.在非线性条件下, 弱信号光诱导弱探测光产生两个分量, 这两个分量在系统中所激发的自克尔和交叉克尔 非线性效应与系统的衍射效应相平衡从而形成稳定的亮-亮, 亮-暗, 暗-暗等空间光孤子对. 关键词： 半导体量子点 电磁感应透明 空间光孤子对     

Ideal optomechanically induced transparency generation in a cavity optoelectromechanical system

The ideal optomechanically induced transparency effects of an output probe field are investigated in a cavity optoelectromechanical system, which is composed of an optical cavity, a charged mechanical resonator, and a charged object.Although the charged mechanical resonator damping rate is nonzero, the ideal optomechanically induced transparency can still appear due to the non-rotating wave approximation effect in the system. The location of optomechanically induced transparency dip can be controlled via the Coulomb coupling strength. In addition, we find that both the transparency window width and the maximum dispersion curve slope are closely related to the optical cavity decay rate.     

Opening optical four-wave mixing channels with giant enhancement using ultraslow pump waves

We show that by strongly modifying the dispersion properties of a four-level system, non-existing wave mixing channels can be opened and significantly enhanced. Specifically, we show that coherent optical four-wave mixing with a pump wave mediated by electromagnetically induced transparency (thereby propagating with an extremely slow group velocity) will lead to many orders of magnitude enhancement in the amplitude of the generated wave. Contrary to common belief, a large transparency window, which causes a large propagation velocity, actually diminishes efficient mixing wave production.     

Phase regulated suppression and enhancement switches of four-wave mixing and fluorescence

We experimentally study the phase regulated switch between elcctromagnctically induced trans- parency and electromagmetically induced absorption in probe transmission signal and the conver- sion between enhancement and suppression in four-wave mixing and fluorescence signals for the first time. By changing the relative phase, electromagnetically induced transparency can be eonverted into electromagnetically induced absorption. In this process, the conversion from suppression to enhancement is also obtained in four-wave mixing and fluorescence signals. This research can be applied in non-linear optical device like optical switch and optical wavelength convertor.     

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.     

Intracavity electromagnetically induced transparency

The effect of intracavity electromagnetically induced transparency (EIT) on the properties of optical resonators and active laser devices is discussed theoretically. Pronounced frequency pulling and cavity-linewidth narrowing are predicted. The EIT effect can be used to reduce classical and quantum-phase noise of the beat note of an optical oscillator substantially. Fundamental limits of this stabilization mechanism as well as its potential application to high-resolution spectroscopy are discussed.