三能级闭环λ原子系统中吸收和色散的相位依赖特性

在微波场闭合的三能级Lambda系统中计算了弱探测场的吸收和色散特性,发现闭合原子系统中的量子干涉导致弱探测场的吸收和色散特性依赖于施加场的相对位相。通过调节相对位相,获得了大的无反转增益和零吸收的高折射率。在三光子非共振的情况下,探测增益和吸收呈现随时间的振荡行为。     

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。     

Doppler展宽的封闭原子系统中无反转增益的相位控制

研究了在具有自发辐射诱导相干性的Doppler展宽的封闭Λ型三能级系统中探测场和驱动场之间的相对位相对探测场无反转增益的控制作用. 研究结果表明: 1) 不管探测场和驱动场是同向传播还是反向传播, 驱动场是失谐还是共振,无反转增益总是随相对位相的改变而作周期性变化,周期为2π. 2) 驱动场共振时,无反转增益极大值随Doppler展宽值的增大而单调减小,且反向传播时比同向传播时减小的速度更快;驱动场失谐时,无反转增益的极大值随Doppler展宽值的增大不再单调地减小或增大. 在以上两种情况下,均可以通过调 关键词： 自发辐射诱导相干 相位控制 Doppler展宽 无反转增益     

Doppler展宽的封闭原子系统中无反转增益的相位控制

研究了在具有自发辐射诱导相干性的Doppler展宽的封闭Λ型三能级系统中探测场和驱动场之间的相对位相对探测场无反转增益的控制作用. 研究结果表明: 1) 不管探测场和驱动场是同向传播还是反向传播, 驱动场是失谐还是共振，无反转增益总是随相对位相的改变而作周期性变化，周期为2π. 2) 驱动场共振时，无反转增益极大值随Doppler展宽值的增大而单调减小，且反向传播时比同向传播时减小的速度更快；驱动场失谐时，无反转增益的极大值随Doppler展宽值的增大不再单调地减小或增大. 在以上两种情况下，均可以通过调     

梯型四能级系统中超窄电磁感应透明与无反转增益

研究了两个光场作用下梯型四能级系统中Rabi频率及多通道辐射对电磁感应透明的影 响-在梯型四能级系统中上驱动场的Rabi频率对于超窄电磁感应透明及无反转增益的获得起 重要作用-不同的激发方式可改变电磁感应透明的位置-研究了偶极矩关联度在量子干 涉效应中所起的作用-利用缀饰态理论对数值计算结果给出了解释- 关键词： 梯型四能级系统 量子干涉效应 电磁感应透明 无反转增益     

开放V型系统相对位相对LWI增益瞬态演化的影响

数值计算具有自发辐射诱导相干性的开放V型三能级原子系统密度矩阵运动方程,分析无反转激光(LWI)增益的瞬态演化.结果表明:无论是否存在非相干抽运,探测场和驱动场间的相对位相(Ф)对增益的瞬态演化都有显著的影响;通过选择的取值可以获得更大的瞬态和稳定增益;不存在非相干抽运时,系统达到瞬态增益最大值及获得增益稳定值所需要的时间更长,演化过程中振荡幅度更大,获得的增益更大;原子退出速率r0(原子注入速率比S)的变化将使增益瞬态演化的具体过程发生改变,在r0(S)的一定取值范围内,瞬态和稳定增益随S(r0)的增大而增大.     

开放四能级系统中相对位相对探测响应的影响

利用具有自发辐射诱导相干开放四能级系统的定态数值解,从不同角度分析了探测场和驱动场之间的相对位相Φ对探测场增益(吸收)以及粒子数差的影响.研究结果表明：通过对相对位相的控制,可以实现探测场无反转增益和色散的周期性放大和减弱,并能得到无吸收高色散;Φ=α的色散曲线与Φ=α+π/2的增益曲线相似;在探测场共振条件下,适当调节相对位相,可以使无反转激光（LWI）增益达到最大.还研究了粒子注入和退出速率的变化对位相相关的LWI增益的调制作用.     

微波场作用下三能级原子系统的无反转光放大

研究了外加微波场作用下三能级原子系统的无粒子数反转放大特性. 通过求解系统的密度矩阵方程得到其探测吸收谱. 结果表明, 介质对探测场的吸收呈现多峰结构, 并且在强微波驱动场的作用下, 特定范围内出现了明显的负吸收(即光放大). 进一步定量分析各能级粒子数布居随作用场强度的变化, 揭示出该三能级原子系统呈现无粒子数反转光放大的规律. 最后, 采用缀饰态理论对探测吸收特性做出了准确的解释.     

四能级双V型原子系统中考虑自发辐射相干的无粒子数反转激光

提出了一个由两个弱探测场和两个强耦合场驱动的四能级双V型原子系统, 研究发现在四波混频共振条件下, 两探测场均可被放大而无须粒子数反转. 值得注意的是, 由于所选择的激发态为超精细结构的两个近能级, 这里必须考虑自发辐射相干效应的影响. 与不考虑自发辐射相干相比, 同样参数条件下探测场的增益得到大幅度提高.而且, 探测场增益对相位非常敏感, 即增益-吸收线型受相位周期性调制, 同时也受两个偶极矩之间夹角θ制约. 此外还分析了相干抽运场 (强耦合场)的失谐对增益谱线产生的影响. 关键词： 无粒子数反转激光 四波混频 自发辐射相干     

循环跃迁的Δ 型三能级系统中的无反转激光

研究了在引入非相干抽运的情况下,循环跃迁的Δ型共振三能级系统中产生的无反转激光.利用主方程的方法, 导出了缀饰态中强相干场极限下布居数项和相干项的稳态近似解析解以及产生无反转激光所需要满足的条件;并利用数值模拟的方法讨论了布居数分布、 系统增益对探测场和相干场拉比频率的依赖性以及随时间的演化规律. 结果表明:无论各个参量取何值,共振Δ型三能级系统总是处于无粒子数反转的状态; 只要探测场或相干场之中有一个为强场,便可产生无反转激光; 当其中任意一个场远强于另一个场时,系统的无反转增益将不再依赖于任何一个场的拉比频率.     

Phase and amplitude control of the inversionless gain in a microwave-driven <Emphasis Type="Bold">Λ</Emphasis>-type atomic system

In order to achieve the phase-sensitive probe gain without population inversion, we investigate a three-level Λ-type atomic system driven by a coherent field and a microwave field. It is shown that, by modulating the relative phase of applied fields, we can obtain quite high inversionless gain at different probe detunings and change the gain behavior of the probe correspondingly. We find that amplitudes of the coherent field and the microwave field are also important factors that can result in different gain behavior of the probe. Here, we use the microwave field to induce the quantum coherence between the two ground levels, which is necessary for phase-sensitive effects, since it can result in the interference between two different transition channels. Received 20 June 2002 / Received in final form 5 December 2002 Published online 4 March 2003     

Phase-dependent inversionless gain in a four-level atomic system with a closed interaction loop

A four-level atomic system with a closed interaction loop connected by two coherent driving fields and a microwave field is investigated. The results show that inversionless gain can be achieved on a higher frequency transition outside the closed interaction loop, and the gain behaviour can be modulated by the phase of the closed loop as well as the amplitude of the microwave field. The phase sensitivity property in such a scheme is similar to that in an analogous configuration with spontaneously generated coherence, but it is beyond the rigorous condition of near-degenerate levels with non-orthogonal dipole moments. Therefore this scheme is much more convenient in experimental realization.     

微波场驱动下V型三能级原子的吸收和色散特性

当用微波场作用到V型三能级原子的两个激发态能级时,系统跃迁路径之间发生交叉耦合导致了量子相干效应.通过调节微波场的强度,可实现对原子吸收和色散性质的改变,并呈现零吸收高折射率现象.此外,微波场诱导的量子相干也可实现相对相位对探测光增益的控制.     

微波场驱动下V型三能级原子的吸收和色散特性

当用微波场作用到V型三能级原子的两个激发态能级时,系统跃迁路径之间发生交叉耦合导致了量子相干效应.通过调节微波场的强度,可实现对原子吸收和色散性质的改变,并呈现零吸收高折射率现象.此外,微波场诱导的量子相干也可实现相对相位对探测光增益的控制.     

开放的非共振梯型无粒子数反转激光系统非线性增益与色散的研究

本文给出了开放的非共振ladder型三能级无粒子数反转激光系统的非线性精确解,利用数值计算结果讨论了系统各参量的变化对激光场的增益和色散的影响.作者得到以下结论:当探测激光场和驱动场都共振时,无论其他参量如何变化,色散为零.当仅有探测场失谐(驱动场失谐)时,增益和色散随探测场失谐(驱动场失谐)的变化曲线分别具有偶对称性和中心对称性,当探测场和驱动场皆失谐时,这种对称性消失;适当调节探测激光场或(和)驱动场的失谐可获得最大或较大的无粒子数反转激光增益和无吸收高色散.增益和色散(粒子数差绝对值)随原子注入速率之比的增加单调增加(单调减小),且原子退出速率越大增加(减小)得越快.在探测场和驱动场适当失谐的情况下,保持系统其他参量不变,非相干泵浦速率只有在一定范围内取值时,才能获得无粒子数反转激光增益,并存在一个增益极大值.改变探测场或驱动场Rabi频率对无粒子数反转激光增益的影响与非相干泵浦速率改变时的情况类似.     

The influence of spontaneously generated coherence on atom-photon entanglement in a Λ-type system with an incoherent pump

Owing to interference induced by spontaneous emission, the density-matrix equations in a three-level Λ-type system have an additional coherence term, which plays a critical role in modulating the inversionless gain and electromagnetically induced transparency effect. In addition, it is shown that spontaneously generated coherence (SGC) has an effect on the entanglement between an atom and a photon of the coupling laser field by calculating the degree of entanglement (DEM) of the atomic system. In this paper, we investigate the influence of the SGC effect on atom-photon entanglement in a Λ-type system, which generally remains a high entangled state. When an incoherent pump source is introduced, we find that the SGC effect could exert considerable influence on the atom reduced entropy under certain conditions for both transient and steady states. More interestingly, such an incoherent pump field could actively affect the short-time dynamic behaviors of the transient quantum entangled state at a certain range of pump rate as a typical coherent case.     

非相干泵浦对原子系统位相相关吸收性质的影响

研究发现在具有真空诱导相干性的开放和封闭ladder 型原子系统中,探测场和驱动场之间相对位相对吸收性质有重要的调制作用,同时非相干泵浦对位相相关的吸收性质有显著的影响.在这两种系统中,通过调节非相干泵浦,可以实现从吸收到增益和从粒子数反转激光到无粒子数反转激光的转化,并可获得最大的无反转激光增益.但是,当非相干泵浦不存在时,对相对位相的任意值,在封闭系统中只出现吸收而不能得到无反转激光增益;然而在开放系统中,对于适当的相对位相值甚至可以产生比有非相干泵浦时更大的无反转激光增益.     

Phase control of light amplification in steady and transient processes in an inverted-Y atomic system with spontaneously generated coherence

We investigate the effects of spontaneously generated coherence （SGC） on both the steady and transient gain properties in a four-level inverted-Y-type atomic system in the presence of a weak probe, two strong coherent fields, and an incoherent pump. For the steady process, we find that the inversionless gain mainly origins from SGC. In particular, we can modulate the inversionless gain by changing the relative phase between the two fields. Moreover, the amplitude of the gain peak can be enhanced and the additional gain peak can appear by changing the detuning of the coupling field. As for the transient process, the transient gain properties can also be dramatically affected by the SGC. Compared to the case without SGC, the transient gain can be greatly enhanced with completely eliminated transient absorption by choosing the proper relative phase between the two fields. And the inverted-Y-type system with SGC can be simulated in both atomic and semiconductor quantum well systems avoiding the conditions of SGC.