Effect of Doppler broadening on gain in an open V-type inversionless lasing system

Our study shows that for the copropagating probing and driving fields, the gain without inversion doesn't monotonously decrease or increase with the increasement of Doppler width. When the driving field is resonant, at a suitable Doppler width, we can get a maximum value of the gain without inversion, which is much larger than that obtained when Doppler broadening is absent.     

周期量级激光脉冲在不同密度的原子介质中传播行为的比较(英文)

利用不含慢变包络近似和旋波近似的全波Maxwell-Bloch方程组的数值解,研究了周期量级超短激光脉冲在Ladder型三能级原子介质中的传播行为并与在相应的稀疏介质中的情况进行了比较.我们发现,在传播过程中,超短脉冲在稠密介质中的时间演化规律与在稀疏介质中明显不同,而且这种差别将随初始脉冲面积的增大而加大.当初始脉冲面积较小时,在传播过程中,脉冲形状在稀疏介质中只有小的改变而在稠密介质中却有显著的变化.当初始脉冲面积足够大时,在稠密介质中在不同的传播距离处脉冲分裂为不同数量和形状的亚脉冲;在稀疏介质中脉冲形状在传播过程中仍然只有小的改变。产生以上差别的原因在于稠密原子介质中近偶极-偶极(NDD)相互作用导致的局域场修正(LFC)及比稀疏原子介质更强的极化电场的影响.其中,更强的极化电场的影响起着主要的作用,但局域场修正的作用也不能忽略,而极化电场的增强是由于原子密度的增加.     

Population transfer by femtosecond laser pulses in a ladder-type atomic system

The population transfer in a ladder-type atomic system driven by linearly polarized sech-shape femtosecond laser pulses is investigated by numerically solving Schr6dinger equation without including the rotating wave approximation （RWA）. It is shown that population transfer is mainly determined by the Rabi frequency （strength） of the driving laser field and the chirp rate, and that the ratio of the dipole moments and the pulse width also have a prominent effect on the population transfer. By choosing appropriate values of the above parameters, complete population transfer can be realized.     

自发辐射诱导相干对开放的Ladder型系统无反转激光增益瞬态演化的影响

利用开放的Ladder型三能级原子系统密度矩阵运动方程的数值解,研究了在探测场和驱动场双共振条件下,自发辐射诱导相干（SGC） 对系统无反转激光（LWI）增益瞬态演化的影响以及注入速率比和退出速率对与SGC相关的增益的调制作用.研究结果表明：SGC强度的变化将使瞬态增益和最终的稳定增益发生显著的改变;存在非相干抽运时,LWI增益随注入速率比和退出速率的减小而增大,而不存在非相干抽运时的情况与此正好相反;通过选取适当的SGC强度、注入速率比和退出速率可得到最大的LWI增益的瞬态值和最终的稳定值. 关键词： 开放系统 自发辐射诱导相干 瞬态演化 无反转增益     

V型稠密介质中脉宽对超短脉冲和频谱及其CEP依赖性的影响

利用不含慢变包络近似和旋波近似的全波Maxwell-Bloch方程组的数值解,研究脉宽对稠密V型三能级原子介质中超短激光脉冲和频谱及其载波包络位相(CEP)依赖性的影响.结果表明:脉宽较小时,脉冲分裂数目少,频谱较宽,高频部分显著,CEP的变化对脉冲及频谱的影响较大,尤其对子脉冲间的时间间隔及频谱高频部分强度大小的影响更为显著;随着脉宽的增大,脉冲分裂数目增多,频谱宽度变窄,高频部分强度明显降低,CEP的变化对脉冲及频谱的影响减弱.     

周期量级激光脉冲在不同密度的原子介质中传播行为的比较

利用不含慢变包络近似和旋波近似的全波Maxwell-Bloch方程组的数值解,研究了周期量级超短激光脉冲在Ladder型三能级原子介质中的传播行为并与在相应的稀疏介质中的情况进行了比较.我们发现,在传播过程中,超短脉冲在稠密介质中的时间演化规律与在稀疏介质中明显不同,而且这种差别将随初始脉冲面积的增大而加大.当初始脉冲面积较小时,在传播过程中,脉冲形状在稀疏介质中只有小的改变而在稠密介质中却有显著的变化.当初始脉冲面积足够大时,在稠密介质中在不同的传播距离处脉冲分裂为不同数量和形状的亚脉冲|在稀疏介质中脉冲形状在传播过程中仍然只有小的改变。产生以上差别的原因在于稠密原子介质中近偶极-偶极(NDD)相互作用导致的局域场修正(LFC) 及比稀疏原子介质更强的极化电场的影响.其中,更强的极化电场的影响起着主要的作用,但局域场修正的作用也不能忽略,而极化电场的增强是由于原子密度的增加.     

开放的V型三能级系统中原子注入和退出速率对位相相关的无反转激光增益和强度空间演化的调制作用

利用数值计算结果, 研究了具有自发辐射诱导相干的开放V 型三能级原子系统中的传播效应. 研究表明: 改变探测场和驱动场之间的相对位相对无反转激光(LWI)增益和 强度随传播距离的变化即空间演化具有重要的影响; 而原子的注入速率比(S)和退出速率(r₀)的改变将对位相相关的LWI增益和强度的空间演化产生明显的调制作用. 在S(r₀)的一定取值范围内, S(r₀)的值越大, LWI增益和强度越大且强度达到极大值需要的传播距离越长; 相应封闭系统中LWI增益和强度的最大值及能产生增益的传播距离都小于开放系统. Doppler效应对LWI增益和强度的空间演化也具有明显的影响, 存在Doppler效应时得到的LWI增益和强度明显小于无Doppler效应时的值.     

少周期脉冲在稠密V型三能级介质中传播时的粒子布居演化

利用由预估计校正-时域有限差分(PC-FDTD)法求解Maxwell-Bloch方程得到的数值解,研究少周期激光脉冲在稠密V型三能级原子介质中传播时各能级粒子数布居的演化特性.结果表明,两跃迁偶极矩的比值(γ)对稠密介质中粒子数布居反转出现的时间和振荡的次数具有显著的影响,γ=1时,考虑洛仑兹局域场修正(LFC)时,粒子数反转出现的较晚,近偶极-偶极(NDD)相互作用延缓了粒子数的反转;γ>1时,考虑LFC时,粒子数反转出现的较早,NDD相互作用加快了粒子数的反转;电偶极矩不同时,粒子数布居振荡的次数比相同时多.粒子数布居在稠密介质中的演化特性与稀疏介质中显著不同,在入界处,稀疏介质中粒子数布居可以实现长时间的反转;随着介质密度的增大,粒子数布居产生准周期性的振荡,但考虑LFC时,振荡的次数比不考虑LFC时少.     

Inversionless gain enhancing due to Doppler broadening in a closed lambda-type system

An analysis is made of the effect of Doppler broadening on gain without inversion (GWI) from different aspects in a closed lambda-type three-level system with an incoherent pump. It is shown that, regardless of the driving field being on resonance or not, for the counter- or co-propagating of the probe and driving fields (PDF), GWI does not monotonically decrease or increase with increasing Doppler width. Except for the case of counter-propagating PDF with off-resonance driving field, at a suitable Doppler width one can obtain a gain maximum value much larger than that without Doppler broadening; especially in the situation of the resonant driving field, the co-propagating geometry leads to a larger GWI. In addition, for the counter-propagating geometry, when Doppler width is larger enough, GWI oscillation occurs, and the oscillation amplitude and region increase with increasing Doppler width. These conclusions are very different from that obtained in previous investigation (Lukin {\it et al}, {\it Laser Phys.} {\bf 6} 436 (1996)).     

有横向分布为TEM10模的信号注入的环形腔激光器的双稳性

本文假设注入环形腔激光器的信号的横向场分布为TEM_(10)模.利用平均场近似方法得到了单横模共振时的定态方程,并进行了线性稳定性分析.结果表明,对优质腔来说,与Lugiato等讨论的注入信号为平面波光束及高斯光束(TEM_(00)模)的情况不同,注入光场横向分布具有TEM_(10)模的横式时,环形激光器的输出呈现双稳性.