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。     

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     

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.     

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     

Y型四能级系统中电磁感应透明和巨Kerr非线性效应的研究

在Y型四能级原子系统中理论分析了外加相干控制场的强度变化对电磁感应透明和Kerr非线性效应的影响.结果发现:当外加的耦合场和抽运场的强度从相等变得不相等时,原子系统对探测场的吸收曲线从一个透明窗口逐渐变成了具有两个透明点的增益区间,透明点的位置、增益值的大小以及增益区间的宽度都与变化着的外场的拉比频率密切相关;当两个外场强度较弱并且相对强度减小时,Kerr非线性效应有所增强但同时伴随有吸收;而当两个外场的强度较强并且相对强度增大时,Kerr非线性的峰值也随之增大并且逐渐与透明点对应,即获得了无吸收巨Kerr非线性效应.研究还发现,抽运场的强度变化对Kerr非线性增强的影响作用较耦合场要大.     

耦合场线宽和强度对双简并四能级系统的吸收和衍射效率的影响

采用密度矩阵方程,分别在引入耦合场线宽和强度、探测场频率变化以及耦合场频率与探测场频率之比变化的条件下,数值计算了双简并四能级原子系统中介质对探测场的吸收(增益)和相位光栅衍射效率的影响。结果表明:耦合场线宽的增大削弱了简并四能级原子相干;不考虑耦合场线宽(R=0)时的增益和衍射效率比考虑耦合场线宽(R≠0)时的大,在耦合光频率与探测光频率之比为ΩcΩp≈400时衍射效率最大可达到35%。     

里德伯原子中非厄米电磁诱导光栅引起的弱光孤子偏折及其操控

基于里德伯-电磁感应透明系统实现了具有宇称-时间对称的电磁感应诱导光栅,并研究了系统中探测光场在到达光栅前形成孤子的过程以及经过光栅时引起的偏折现象.发现由于里德伯-电磁感应透明系统具有很强的非线性光学效应,因此只需要很少的输入探测光能量就能形成稳定的光孤子.此外还发现,通过改变电磁感应诱导光栅的增益/损耗系数、光栅周期、以及体系的克尔非线性非局域度都可以有效地改变探测光孤子的偏折程度和状态,实现对弱光孤子偏折的主动操控.本文的研究结果可为未来利用宇称-时间对称的电磁感应诱导光栅实现全光控制和光信息处理等相关应用提供一定的理论依据.     

自发产生相干对Y型四能级原子系统探测吸收的影响

在与三个场相互作用的Y型四能级原子系统中,利用密度矩阵方程计算了介质对探测场的吸收,分析了自发产生相干对探测吸收的影响.结果发现:随着自发产生相干的影响,在共振中心处,探测吸收表现出不同的现象.当自发产生相干对探测吸收产生相消干涉时,随着自发产生相干的增强,在共振中心处削弱吸收,出现增益.当自发产生相干对探测吸收产生相长干涉时,随着自发产生相干的增强,在共振中心处出现吸收增强,也即出现电磁诱导吸收(electromagnetically induced absorption,简称EIA),在共振两侧的双电磁感应透明强度(electromagnetically induced transparency,简称EIT)增强,窗口变宽.同时,在能级| 3〉→| 2〉与| 4〉→| 2〉的自发衰减速率比值不变下,当能级|3〉→|2〉与|4〉→|2〉的自发衰减速率减小时,在共振中心处,吸收线宽变窄,共振两侧的透明窗口变宽.     

铷蒸气Λ-型系统中的受激Raman谱与光泵效应

从理论和实验上研究了⁸⁵Rb 原子蒸气D1线系统中的受激Raman现象. 在Λ-型能级系统中, 抽运光对弱探测光的影响有两部分: 受激Raman激发和光泵效应. 在一定的抽运光强度和失谐量条件下, 受激Raman谱表现为增益谱或损耗谱; 以光泵效应导致的吸收谱为背景时, 便分别形成了窄线宽透明窗口或线宽差异很大的吸收双线. 理论模拟和实验结果基本符合. 基于这些研究, 从新的角度阐述了在Λ-型系统中的电磁感应透明和Autler-Townes分裂这两个重要现象与受激Raman谱之间的关系. 关键词： 受激Raman谱 光泵效应 电磁感应透明 吸收双线     

电磁感应透明介质中的弱光空间暗孤子环

利用多重尺度方法,解析地研究了Λ型三能级冷原子气及一束较强耦合光组成的电磁感应透明介质体系中的非线性动力学性质.结果表明：一束较弱的探测光能在电磁感应透明介质中形成弱光空间暗孤子,当弱光空间暗孤子沿轴向传播时,它会逐渐演化成一个稳定的弱光空间暗孤子环,这是衍射效应和自散焦效应相互平衡的结果. 关键词： 电磁感应透明 弱光空间暗孤子环 多重尺度方法     

Numerical Study on Efficient Optical Switching Based on the Nonlinear Phenomenon in a Guided-Mode Resonant Grating with Kerr Medium

Optical switching in a guided-mode resonant grating (GMRG) with a Kerr medium was numerically simulated by the nonlinear finite differential time domain (FDTD) method. The asymmetric resonant grating was adopted to have two resonant reflection peaks for the pump light and the probe light. When the pump light had a wavelength which was slightly longer than the resonant wavelength, the light was suddenly enhanced at a certain intensity because of the nonlinear resonance phenomenon. This resonance is effective in reducing the pump intensity for optical switching. When we assumed the resonant grating of polydiacetylene toluene sulphonate (PTS) with a linear refractive index of 1.88, a third-order susceptibility of 8.5 × 10⊃−0 esu and Q factors of resonant reflection which were ∼800, the pump light of 15 kW/mm⊃ changed transmittance of the probe light from 0 to 80%. 2005 The Optical Society of Japan     

Gain Assisted Raman Induced Classical and Quantum Talbot Imaging

2D Raman generated classical and quantum Talbot imaging is proposed in a three-level gain assisted system. First, a 2D Raman induced grating (RIG) will be constructed by modulating transmission function in the weak probe channel using a strong control standing wave field. Furthermore, RIG will diffract a probe field, by shining a probing light beam on an optically generated lattice within a rubidium vapor cell. This study uses gain assisted Raman medium [Nature 406 , 277 (2000)] to examine classical and quantum Talbot imaging. In the case of Raman-induced classical imaging, the diffraction pattern repeats itself at planes with integer multiple Talbot lengths. Additionally, by taking into account entangled photon pairs, the scenario of Raman-induced quantum imaging is investigated. This study also looks at the RIG's amplitude and phase information with adjustable image size variation. As a result of the gain feature and zero absorption, this system is anticipated to be more suitable from the perspective of application. This analysis may pave the way for further research into the Talbot effect's nonlinear and quantum dynamical properties. Also, it provide a non-destructive, lensless method for imaging very cold atoms or molecules.     

电磁诱导下Y型四能级原子系统的左手效应

采用了一个闭合的Y型四能级原子系统,在多模光场的作用下,利用量子相干技术使其实现介质的左手效应,使介质具备左手材料特性. 在相互作用表象下,考虑偶极近似和旋转波近似,利用密度矩阵方程并结合相关条件下的有关公式进行理论计算. 数值模拟结果显示：在合适的参量条件下,介质的相对介电常量和相对磁导率可以同时出现负值,产生了左手效应,相应的介质转化为左手材料.在弱探测场条件下,当探测光的拉比频率增加时,介质实现左手效应的频率范围减小并且与之相对应的折射率和吸收系数也发生变化. 通过讨论在左手效应成立的条件下介质对光场的吸收和增益问题,结果表明：在弱探测场条件下,利用电磁诱导的方法也可以实现介质的左手效应,使得左手材料在实验上的实现也得到了进一步的扩展,同时也扩展了电磁诱导的应用领域.     

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     

Steady-state self-focusing of Gaussian electromagnetic beams in an inhomogeneous nonlinear medium: Effect of absorption and initial curvature of the beam

The authors have investigated the effect of linear absorption and initial curvature of an electromagnetic Gaussian beam on focusing/defocusing in an inhomogeneous nonlinear medium. Numerical computations have been made for linear inhomogeneity and saturating nonlinearity, characteristic of dielectrics and collisional plasmas. The maximum and minimum of the beam width keep decreasing with increase in distance of propagation (or absorption), till the beam becomes very weak and diverges steeply; penetration in an overdense medium also decreases with increasing absorption. Converging beams initially converge and then go in: (i) the oscillatory divergence (ii) self-focusing or (iii) steady divergence mode, depending upon the initial values of beam width and axial irradiance. The maximum penetration in an overdense medium has the highest values for −0.7<(df/dξ)_ξ=0<0.4 and falls sharply, outside these limits.     

外电场作用下Si_2O分子的激发特性

主要对2种Si2O分子异构体的激发特性进行研究,由计算结果可知,外电场对Si2O分子的激发能,振子强度,跃迁偶极矩及吸收光谱有着显著的影响.无外电场时三角型Si2O(C2v,1A1)分子在可见光区无吸收谱,外电场作用下其在可见光区(407.18—526.93nm)有比较弱的吸收谱.直线型Si-Si-O(C∞v,3Σ-)分子在有无外电场作用时在蓝光和紫光区均有一定的吸收谱,其中比较难得的是在蓝色光区(478.88—488.59nm)呈现较强的吸收谱.     

在梯形四能级原子系统量子调控下的左手效应

采用了一个梯形四能级原子系统,在多模光场的作用下利用量子相干技术使其实现介质的左手效应,使介质具备左手材料特性。在相互作用表象下,利用密度矩阵方程并结合相关条件下的有关公式进行理论计算,数值模拟结果显示,在合适的参量条件下,介质的相对介电常量和相对磁导率可以同时出现负值,产生了左手效应,相应的介质转化为左手材料。通过讨论在左手效应成立的条件下介质对光场的吸收和增益问题,结果表明,在弱探测场条件下,利用电磁诱导的方法也可以实现介质的左手效应。     

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.