铷原子蒸汽中原子相干性导致的Kerr非线性增强效应及其应用研究

我们在理论和实验上研究了电磁感应透明对三能级Λ型Rb87原子蒸汽的Kerr非线性系数增强和减弱效应[1,2].用环型腔测量了Rb87原子的Kerr非线性折射率对耦合光强度、频率的依赖关系.发现当耦合光频率改变时,Rb87原子介质的Kerr非线性折射率将改变符号,并应用这一结果实现了腔内光场的开关控制.     

级联三能级介质中非线性光学信号的增强

揭示非最大相干可能比最大相干产生更有效的非线性频率转换. 为此以三能级级联系统(没有最大相干)为例计算其非线性光学信号的强度, 并与三能级Λ型系统(具有最大相干)进行比较. 利用非微扰方法计算表明, 在双光子共振和相同参数的条件下, 级联系统产生的非线性光学信号的最大强度约是Λ系统的两倍. 利用缀饰态表象分析表明, 两个系统中耦合跃迁的自发辐射及其介入的不可逆三光子过程具有相反的作用. 它们在级联系统中加强非线性转换, 而在Λ系统中削弱非线性转换. 关键词： 电磁感应透明 非线性光学过程 双光子共振     

V型三能级系统中高阶非线性效应的研究

本文采用二阶相干函数理论研究了V型三能级系统中三阶及五阶极化拍频（TPBVTS及FPBVTS）的非线性效应。通过对泵浦光为宽带及窄带情形的分析，我们发现三阶及五阶极化拍频信号的强度在时域内的变化取决于激光的统计特性和跃迁的横向弛豫率，从而在测量原子能级分裂时可以得到消除多普勒极限增宽的精度，另外，我们对信号的空间调制也进行了分析。     

V型三能级系统中高阶非线性效应的研究

本文采用二阶相干函数理论研究了V型三能级系统中三阶及五阶极化拍频(TPBVTS及FPBVTS)的非线性效应.通过对泵浦光为宽带及窄带情形的分析,我们发现三阶及五阶极化拍频信号的强度在时域内的变化取决于激光的统计特性和跃迁的横向弛豫率,从而在测量原子能级分裂时可以得到消除多普勒极限增宽的精度.另外,我们对信号的空间调制也进行了分析.     

非线性双光束共振时的量子非破坏测量

运用全量子方法建立双光束Λ型三能级原子相互作用系统的理论模型，讨论了该系统的动力学行为和光学量子非破坏测量特性.研究表明在非线性双光束共振状态下，可以实现光学量子非破坏测量. 关键词：     

级联三能级系统中高阶非线性效应的研究

本文采用二阶相干函数理论研究了级联三能级系统中三阶及五阶极化拍频(TPBCTS及FPBCTS)的非线性效应.通过对泵浦光为宽带及窄带情形的分析,我们发现三阶及五阶极化拍频信号的强度在时域内的变化取决于激光的统计特性和跃迁的横向驰豫率,从而在测量原子能级分裂时可以得到消除多普勒极限增宽的精度.另外,我们对信号的空间调制也进行了分析.     

三能级原子与耦合腔相互作用系统中的纠缠特性

采用Negativity熵来度量两个子系统间的纠缠,利用数值计算方法研究了简并Λ型三能级原子和简并V型三能级原子与耦合腔共振相互作用系统中原子之间、腔场之间和原子与腔场间的纠缠特性.给出了系统初始激发数为1时系统态矢的演化公式;讨论了腔场间的耦合系数变化对纠缠特性的影响.研究结果表明:随腔场间的耦合系数增大,原子间的纠缠增强,腔场间的纠缠减弱.     

Λ型三能级原子与对相干态光场共振作用中的非经典性质

研究了对相干态光场与一个Λ型三能级原子的共振相互作用中的各种非经典性质,例如光场的反群聚效应,Cauchy-Schwart不等式违背,光场的双模压缩性质等,并发现这些非经典性质在对原子态进行测量后将得到增强.     

四能级原子系统中量子相干增强的Kerr非线性效应的研究

应用密度矩阵方程计算了四能级原子系统中三阶非线性极化率随信号光和探针光频率失谐的变化关系。结果表明，由于量子干涉对信号光强度的敏感性，使四能级原子介质的交叉Kerr非线性作用大大增强，与三能级系统相比，四能级原子介质的Kerr非线性系数可增强两个数量级。     

V型三能级系统中五阶极化拍频的理论研究

从理论上研究了由于五阶极化强度间的干涉所导致的Ｖ型三能级系统相闰共轭超快调制光谱学，考虑了抽运光束为窄带线宽或宽带线宽的情形。发现能级分裂的测量精度决定于光学跃迁的均匀增宽，即这种技术在测量能级分裂时可得到消除多普勒增宽的精度。     

压缩真空中的电磁诱导透明

从主方程出发,通过解析求解密度矩阵非对角元,研究了压缩真空中Λ型三能级原子的电磁诱导透明现象(EIT).研究结果表明:EIT显著地依赖于相干光场的相位、压缩真空的压缩强度和压缩相位.Λ型三能级原子不但有电磁诱导透明和慢光速现象,而且还会表现出对探测光的增益、快光速和反向光速效应;且Λ型三能级原子对探测光场的吸收和增益与探测光强度有关,这与普通真空中不同. 关键词： 压缩真空 电磁诱导透明 增益     

受驱动V型三能级激光的光子噪声压缩及其物理机制

应用Scully-Lamb理论研究受驱动V型三能级激光的光子噪声压缩及其物理机制.结果表明该系统可达到10%的腔内压缩和近20%的腔外压缩.尽管V型系统的噪声压缩程度远比Λ型系统(近50%的腔内和腔外压缩)低，V型系统具有与Λ型系统相同的噪声压缩机制. 关键词：     

耦合三能级原子与光场相互作用中系统的动力学行为

讨论了包含两个全同的三能级原子之间偶极矩相互作用的Jaynes-Cummings模型，并就Λ，Ξ和V三种能级构型建立了系统的动力学方程，特别在能级简并情况下讨论了具有Λ型能级的两个原子之间偶极相互作用及原子的初态和系统的失谐量对光场的统计性质和原子行为的影响。     

准Λ型四能级系统中的超窄谱线的研究

在一般Λ型三能级模型的基础上提出准Λ型四能级系统,并对准Λ型四能级模型的共振荧光谱作了详尽的研究.从上能级向两边下能级辐射的自发辐射谱中产生了三个超窄谱线,且在很大参数范围内光谱具有这一特性.三个超窄谱线的产生是和两个相干驱动场的Rabi频率密切相关,在较大的Rabi频率作用下谱线会变得更窄,而当只有一个驱动场作用时是不会产生谱线变窄效应的.能级间的碰撞弛豫和非相干激发严重地破坏了谱线变窄.这种超窄谱线效应是多通道量子干涉的结果 关键词： 准Λ型四能级系统 超窄谱线 多通道量子干涉     

三能级Λ—型原子系统的无反转激光及增益的起源

三能级Λ－型原子系统被非相干辐射场泵浦，系统处于稳态时产生无反转激光，本文分析无反转激光及增益的起源。     

厚高阶光学非线性介质Z扫描的变分法分析

利用变分法对具有五阶光学非线性介质的Z扫描特性进行了研究。通过比较，发现当介质在具有较大的五阶非线性系数或较大光强的情况下，五阶非线性项的作用是不可忽略的。这对光限制器的设计和Z扫描实验都具有一定的指导意义。     

与准Λ型四能级系统互作用光场的熵演化

研究了准Λ型四能级系统与非关联双模相干光场相互作用系统的场熵演化特性,讨论了原子初态、平均光子数及能级劈裂对场熵的影响.该系统包含了二能级原子和三能级原子与单模场相互作用情况.     

产生钾分子扩散带辐射的碰撞传能研究

用三能级瞬态速率方程，建立了钾分子１ΛＡｇ和２３∏ｇ态的碰撞能量转移的模型，实验上测量了不同温度的２３∏ｇ→α３∑辐射跃迁的荧光寿命，由此给出了１Λｇ和２３∏ｇ态的碰撞截面，理论与实验结果进行了比较。     

光场与N型四能级原子相互作用系统中原子布居的时间演化特性

精确求解了单模光场与N型四能级原子相互作用系统的波函数,并采用数 值计算方法,分析了原子布居的时间演化特性.N型四能级原子相当于具有双层精细结构的二能 级原子,在一定的条件下四能级系统可退化为V型或Λ型三能级系统或简单二能级系统.计 算结果表明,四能级系统原子粒子数布居的时间演化不具有周期性.     

Λ型三能级原子系统中Raman跃迁增强的Kerr非线性效应

在理论上研究了Λ型三能级原子系统Raman跃迁中的线性和非线性极化率.研究表明: Raman 跃迁中，如果原子完全被抽运到与控制光作用的基态时，将导致介质对探针光的线性极化率 为零，而三阶非线性极化率不为零.通过减小原子两基态间的无辐射衰减速率γ_{12，可以极大地增强交叉Kerr非线性效应.}