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     

光学-射频双光子耦合作用下的电磁诱导透明和电磁诱导吸收

在通常的Λ型三能级系统中,光学耦合场和探测场分别激发两个不同的光学跃迁,探测吸收谱呈现电磁诱导透明(EIT)特性.若将此系统拓展为光学-射频双光子耦合场和探测场共同作用下的准Λ型四能级系统,探测吸收谱呈现电磁诱导吸收(EIA)和EIT两种特性.通过求解系统的密度矩阵方程,分析了EIA和EIT的产生条件,并给出了相应的缀饰态解释.研究结果表明,在准Λ型四能级系统中,光学耦合场对EIA和EIT的形成起决定作用,共振时出现EIA,非共振时出现EIT,而且EIA和EIT的线宽随着光学耦合场拉比频率的增大而增加. 关键词： 电磁诱导透明 电磁诱导吸收 射频场 光学耦合场     

闭合Λ型4能级系统中的电磁诱导透明和电磁诱导吸收

准Λ型4能级系统具有电磁诱导吸收(EIA)和电磁诱导透明(EIT)两种特性.准Λ型4能级系统包括两个基态精细结构能级和两个激发态精细结构能级,除光学耦合场和探测场外,附加了一个射频场作用于两个激发态精细结构能级之间.若对此系统进行拓展,在两个基态精细结构能级之间引入一个驱动场,则构成4场作用下的闭合Λ型4能级系统.本文对新引进的驱动场的作用规律进行了重点研究.研究结果表明,当驱动场和射频场的Rabi频率满足不同关系时,系统呈现EIA或EIT两种不同特性,探测吸收曲线的整体轮廓也随之改变.     

射频驱动精细结构能级跃迁引起的非线性效应

研究了射频驱动精细结构能级跃迁引起的电磁诱导透明(EIT)和电磁诱导吸收(EIA)的转化.通过采用射频场同时驱动激发态和基态精细结构能级跃迁,使系统中出现EIT和EIA.研究结果表明,调谐射频场频率从与基态精细结构能级共振到与激发态精细结构能级共振的过程中,EIT和EIA相互转化,而且射频场的拉比频率取值不同,EIT和EIA的变化规律也不同.     

开放简并二能级原子系统F_g=2F_e=1跃迁中的量子相干效应

文章分析了满足Fg=2Fe=1跃迁的开放简并二能级原子系统在磁场作用下的量子相干效应。该模型中,驱动场的偏振方向平行于磁场方向且与探针光偏振方向相互垂直。由于驱动场和塞曼分裂对原子的耦合作用,在不同驱动场拉比频率作用下将会分别出现电磁诱导透明(EIT)和电磁诱导吸收(EIA)效应,同时伴随相应的正常色散和反常色散。通过控制驱动场强度可以有效控制系统的量子相干效应,同时实现光速调控。     

射频驱动下电磁诱导透明窗口的分裂和增益的出现

在Λ型三能级系统的基础上引入两个共振射频场, 通过详细讨论系统的探测吸收特性随两个射频场Rabi频率取不同值时的变化规律, 得出电磁诱导透明(EIT)的分裂规律以及EIT上出现增益现象的产生条件.研究结果表明: 两个射频场对系统所起的控制作用不同, 控制基态精细结构能级之间跃迁的射频场对EIT的分裂起作用, 而控制激发态精细结构能级之间跃迁的射频场不会导致EIT的分裂; 而且, 只有当控制基态精细结构能级之间跃迁的射频场的Rabi频率大于控制激发态精细结构能级之间跃迁的射频场的Rabi频率时, 才能产生EIT与增益相叠加的新特性. 关键词： 射频场 电磁诱导透明 增益 精细结构能级     

倒Y型四能级原子系统中电磁诱导透明的相干控制

研究了倒Y型四能级原子系统中相干控制电磁诱导透明.应用微扰理论给出一阶近似条件下,不同控制场原子系统对探测光场响应的解析式及电磁诱导透明窗宽度的解析式.在探测场为弱场时,分析了系统中控制光场强度、耦合光场强度及其失谐量对电磁诱导透明窗的影响.研究发现电磁诱导透明窗随控制光场强度的增强变宽,而随耦合光场强度的增强变窄,当探测光场与耦合光场偏离双光子共振时,透明窗外的吸收增加,透明窗变宽.在弱探测场、弱控制场条件下,分析了初始时刻原子处在相干叠加态时的相对相位、相对强度与探测场和控制场的相对相位等对系统吸收特性及透明窗的影响.结果表明探测场与控制场的相对相位对吸收的影响与相干叠加态中两能级之间几率幅的相对相位对吸收的影响作用相反,系统在两下能级干涉极大时,存在一个很宽的透明带.应用缀饰态理论和量子相干理论对所得结果进行了解释.     

光场驱动下退化的级联三能级原子中的量子相干效应

研究了退化的级联三能级原子在施加静磁场后的量子相干效应,系统既可出现单光子电磁诱导透明,也可出现双光子电磁诱导透明以及双光子电磁诱导吸收,这取决于两个驱动场的拉比频率和塞曼分裂的相干性。 Quantum coherence effects in degenerate cascade three-level atom subject to magnetic field are investigated. One-photon EIT, two-photon EIT and two-photon EIA are obtained, due to the coherence between the drive Rabi frequency and Zeeman splitting.     

耦合场失谐对闭合Λ型四能级系统中电磁诱导透明和电磁诱导吸收的影响

电磁诱导透明(EIT)和电磁诱导吸收(EIA)是光与物质相互作用中表现出来的奇特的非线性效应,对其形成机理及非线性特性的研究具有重要的理论意义和巨大的潜在应用价值.构建一个闭合Λ型四能级系统包括两个基态精细结构能级和两个激发态精细结构能级,除耦合场和探测场外,还附加了两个射频场分别作用于激发态精细结构能级和基态精细结构...     

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.     

利用微波场抑制电磁感应透明的功率展宽

电磁感应透明的重要参量之一是透明窗口的光谱线宽。在Λ-型三能级原子系统中,电磁感应透明的光谱线宽由两低能级间的相干失相速率决定,若两低能级同属于原子基态的精细结构,则电磁感应透明窗口的极限线宽很窄。但较强的耦合场作用往往会导致电磁感应透明窗口的功率展宽,而减弱耦合场又会影响电磁感应透明的对比度和深度。为此,通过引入微波控制场共振作用于基态精细能级间构成三场作用下的准Λ-型四能级系统,利用微波控制场来抑制耦合场所引起的电磁感应透明窗口的功率展宽。结果表明,引入微波控制场不仅得到了双窗口电磁感应透明,而且在保持较好对比度的条件下,使得电磁感应透明的光谱线宽明显小于不加微波场的情况。     

基于Rydberg原子的超宽频带射频传感器

Rydberg原子具有极大的极化率和微波跃迁偶极矩,对外界电磁场非常敏感,可实现基于Rydberg原子的超宽频带射频电场的高分辨高灵敏测量.通过Rydberg原子的全光学无损的电磁感应透明探测手段,可以实现基于原子的快速免校准宽频带(0.01-1000 GHz)外电场的精密测量.对于频率大于1 GHz的微波场,由微波场耦合相邻Rydberg能级形成的Autler-Townes分裂进行测量;而对于频率小于1 GHz的长波射频场,由Rydberg能级的射频边带能级进行测量.这种方法是基于原子能级参数,可溯源到基本物理常量,不依赖于外界参考;且对电场无干扰,易于实现微型化和集成化,具有广泛的应用前景.本文主要综述了基于Rydberg原子的外电场测量的最新研究进展,重点介绍长波长射频场的测量,包括电场强度、频率以及极化方向的测量,详细介绍了其测量原理和探测灵敏度,并讨论了其应用前景及未来发展方向.     

Giant Kerr nonlinearity in a four-level atomic medium

The linear and nonlinear response of a driven four-level Λ-type atomic system with two fold lower-levels with three driving fields is investigated. It is found that the giant Kerr nonlinearity can be achieved just by tuning the intensity of coupling fields. Maximal Kerr nonlinearity with zero linear and nonlinear absorption enters the EIT window. Also it is found that the relative phase between applied fields can change the Kerr nonlinearity behavior.     

VIC Effect and Phase-Dependent Optical Properties of Five-Level K-Type Atoms Interacting with Coherent Laser Fields

Due to interaction with the vacuum of the radiation field, a K-type atomic system with near-degenerate excited and ground levels, which is driven by two strong coherent fields and two weak probe fields, has additional coherence terms — the vacuum-induced coherence (VIC) terms. In this paper, we find that, if the interference is optimized, the two-photon absorption properties of this atom system can be significantly modified and electromagnetically-induced transparency (EIT) is dependent on this interference. Furthermore, we find that in all the cases the coherence can suppress or enhance the partial two-photon transparency, while the complete transparency window is still strictly preserved, which means that it cannot be affected by the VIC. Another important result is the finding of the crucial role played by the relative phase between the probe and coupling fields: the relative height of absorption peaks can be modulated by the relative phase. The physical interpretation of the phenomena has been given.     

Efficient microwave-induced optical frequency conversion

Frequency conversion process is studied in a medium of atoms with a configuration of levels, where transition between two lower states is driven by a microwave field. In this system, conversion efficiency can be very high by virtue of the effect of electromagnetically induced transparency (EIT). Depending on intensity of the microwave field, two regimes of EIT are realized: “dark-state” EIT for the weak field, and Autler-Townes-type EIT for the strong one. We study both cases via analytical and numerical solution and find optimum conditions for the conversion. Received 13 December 1999 and Received in final form 6 March 2000     

回音壁微腔光力系统的相干控制与完全相干透射

本文研究了两侧同时输入的回音壁模谐振双微腔光力系统中电磁诱导透明的相干调控.通过改变双微腔两侧探测场的强度比值及相位差,可以有效控制电磁诱导透明窗口的宽度和深度,对探测场的吸收和色散等性质实施显著的影响,并且能够在特殊频率处产生关于探测场的完全相干透射现象.     

半导体三量子点中的多透明窗口及弱光孤子的调控

考虑半导体量子点间隧穿耦合效应,研究非对称半导体三量子点分子中的弱探测光的传播特性。线性情况下,由于点间隧穿耦合和外部控制光的协同调控,探测光的吸收特性将出现共振吸收、隧穿诱导透明单窗口、隧穿诱导透明双窗口及隧穿诱导透明三窗口的转变。此外,从反常色散到正常色散的开关效应可通过改变隧穿强度及光学控制场强度来实现。对于非线性情况,发现孤子的振幅随着点间隧穿耦合系数增大呈先增大再减小随即再次增大并减小的波动变化趋势且出现最大振幅及其对应的点间隧穿耦合强度随着外部控制光场的增大而减小。此外,发现孤子的群速度随着耦合强度的增加呈逐渐减小的趋势。     

调谐耦合场作用下的电磁诱导透明和增益

在通常的A型三能级系统中,耦合场和探测场分别与一对光学跃迁能级发生相互作用,使探测吸收曲线上出现线宽极窄的电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)特性.本文采用调谐耦合场同时激励两个基态精细结构能级与激发态能级之间的跃迁,使系统同时呈现EIT和自发诱导相干...