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     

Tripod型双电磁诱导透明原子系统中压缩光的传输（英文）

采用海森堡-朗之万方法理论研究了Tripod型双电磁诱导透明原子系统中压缩态探针场的传输特性.研究结果表明:通过双透明窗口压缩光可实现双通道传输,且每个通道可以被独立操控;当两束耦合场的频率失谐相等时,输出探针场的压缩度可以得到更好的保持.此外,输出探针场的压缩度可以通过耦合场的拉比频率、原子的光学厚度和基态退相干率以及探测频率来操控.该研究结果为进一步优化多通道量子存储提供依据.     

Tripod型双电磁诱导透明原子系统中压缩光的传输

采用海森堡-朗之万方法理论研究了Tripod型双电磁诱导透明原子系统中压缩态探针场的传输特性.研究结果表明:通过双透明窗口压缩光可实现双通道传输,且每个通道可以被独立操控;当两束耦合场的频率失谐相等时,输出探针场的压缩度可以得到更好的保持.此外,输出探针场的压缩度可以通过耦合场的拉比频率、原子的光学厚度和基态退相干率以及探测频率来操控.该研究结果为进一步优化多通道量子存储提供依据.     

∧型四能级系统中的多重电磁诱导光透明研究

运用密度矩阵理论,研究了在外加相干耦合场作用下∧型四能级系统的吸收和色散特性。数值模拟表明：通过调节外加相干场的拉比频率强度,该系统可以单重、双重电磁诱导光透明现象,并在缀饰态表象中给出了定性解释。在双重电磁诱导透明现象中,透明窗的位置和吸收峰值可以通过调节外加相干场的失谐量来进行控制,而且透明点的位置可以连续变化。每个透明窗口在吸收最低时都伴随着高折射率,因此可以在此介质中实现超光速传播。     

多窗口可调谐电磁诱导透明研究

当两束激光以Λ-构型作用于三能级原子系统并满足双光子共振条件时，探测激光场吸收谱呈现电磁诱导透明(EIT)特征.若再加一个微波控制场作用于该三能级系统的两个低能级跃迁之间，会导致探测吸收特性明显变化，EIT窗口将发生劈裂.通过求解相应的密度矩阵方程，揭示了外加微波场作用下EIT窗口的变化规律，并给出了相应的缀饰态解释.研究结果表明，在适当的条件下, 电磁诱导透明呈现三重结构，而EIT窗口的频率位置取决于微波控制场的拉比频率及频率失谐量.因此通过改变微波控制场的参数可以实现多EIT窗口的频率调谐. 关键词： 电磁诱导透明 量子相干 频率调谐 多窗口EIT     

双耦合场作用下的Mollow七峰谱

对双耦合A型三能级系统中Mollow谱线上叠加的新的透明和吸收特性进行了理论研究.若基态能级包括两条精细结构简并能级,强耦合场和探测场作用于激发态能级和第一条基态精细结构能级之间,另一个弱耦合场作用于激发态能级和第二条基态精细结构能级之间,则构成了双耦合A型三能级系统.通过调谐强耦合场的频率失谐量,探测吸收谱线中不仅得到了典型的Mollow三峰失谐谱,还出现了电磁诱导透明(EIT)和电磁诱导吸收(EIA)等新现象,形成了Mollow七峰谱.该文进一步分析了EIT和EIA的位置与耦合场参数之间的关系,并用缀饰态理论做出了解释.     

控制场对M型原子系统吸收色散性质的影响

运用数值模拟方法讨论了控制场的变化对M型五能级原子系统相对于探测场的吸收和色散等光学性质的影响.结果表明,改变控制场拉比频率时,系统的吸收和色散性质会发生规律性变化.在特定区域会呈现电磁感应透明窗口,其中透明窗口的数量与外加控制场数目成正比,而透明窗口宽度与拉比频率大小相关,拉比频率越大,透明窗口越平坦,当拉比频率减小,透明窗口变窄同时介质色散增强可获得慢光速光脉冲.     

控制场对M型原子系统吸收色散性质的影响

运用数值模拟方法讨论了控制场的变化对M型五能级原子系统相对于探测场的吸收和色散等光学性质的影响.结果表明,改变控制场拉比频率时,系统的吸收和色散性质会发生规律性变化.在特定区域会呈现电磁感应透明窗口,其中透明窗口的数量与外加控制场数目成正比,而透明窗口宽度与拉比频率大小相关,拉比频率越大,透明窗口越平坦,当拉比频率减小,透明窗口变窄同时介质色散增强可获得慢光速光脉冲.     

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。     

铷原子耦合光频率近共振时的电磁感应透明

研究了Λ型能级系统中, ⁸⁵Rb原子在耦合光频率失谐较小时的电磁感应透明(EIT)现象. 实验中, 随着耦合光频率失谐量的增加, 电磁感应透明窗口的绝对强度有所减弱, 但是其相对深度却有所增加, 透明窗口相对深度最大的位置不在耦合光频率共振处, 而是在耦合光频率失谐约180 MHz的位置. 用三能级和四能级系统的理论分别对实验结果进行对比分析, 发现用四能级系统的理论进行拟合的结果与实验符合得比较好. 对此, 我们提出当耦合光频率失谐较小时, EIT信号是两个激发态共同作用的结果, 并用四能级系统的理论分析了两个激发态之间的能级间隔对透明窗口相对深度最大值位置的影响.     

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。     

准A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。     

五能级原子系统中的多重电磁感应透明

利用半经典理论,研究了在相干外场驱动下的倒三脚架型原子系统的吸收性质.数值计算结果表明:通过调节相干场的Rabi频率,该系统可以呈现出三重、双重、单重电磁感应透明;在三重电磁感应透明中,透明窗的位置可以通过调节相干场的失谐量来进行控制,而且透明点的位置可连续地变化,即在一定范围内存在一系列连续频率的探测光无吸收地通过介质.最后,在缀饰态表象中对上述现象给出了解释.     

准Λ型四能级中用非匹配高斯脉冲实现相干布居转移

文章研究用非匹配高斯脉冲实现四能级准Λ型系统中的相干布居转移.从密度矩阵方程出发,对四个态的布居数随时间的演化进行了数值模拟.模拟结果表明,泵浦光场的拉比频率强度和失谐量对布居转移率的影响和探测光场、耦合光场的拉比频率强度及失谐量对布居转移率的影响不同;自发辐射诱导相干(SGC)对布居转移率的影响不大.但当它们选取适当参数的时候,基态的布居几乎可以全部被转移到目标态能级.     

基于自发辐射相干控制的电磁感应透明诱导无反转光放大效应

建立微波驱动基态精细结构跃迁的Λ型三能级系统,研究基于自发辐射相干控制的电磁感应透明诱导无反转光放大效应.微波场作用于基态精细结构能级之间,产生3个透明窗口,利用适当角度的自发辐射相干效应与电磁感应透明耦合,实现透明向光放大的转化.结果表明,透明转化为光放大时,激发态与基态能级之间以及两个基态能级之间均不出现粒子数反转,但在产生光放大的过程中必须经历两个基态能级出现粒子数反转的状态.调节微波场的频率失谐量可以改变基态能级上的粒子数分布,有利于无反转光放大的产生.     

一维原子晶格中基于电磁感应透明的可调控光子带隙

利用电磁感应透明技术,在一维光晶格中相干驱动四能级N模型冷原子,实现动力学可调谐电磁感应光子带隙结构.在该原子系统中,光晶格中的原子密度呈高斯分布,使整个介质的密度在空间上呈周期性分布,导致探测场的折射率被空间调制,从而产生带隙结构.理论计算表明:基于两强耦合场的双暗态共振作用,探测场的吸收谱出现两个透明窗口;当满足Bragg条件时,探测场的三个不同频率区域内光子态密度减小,形成光子带隙结构.另外,改变两个耦合场的强度和失谐可以有效地调控光子带隙的宽度和位置.     

Eu3+:Y2SiO5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A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.     

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。     

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.     

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。