固体介质中的电磁感应透明效应及其应用

电磁感应透明技术不仅能够改变物质对光场的响应,而且能够调控光场本身的性质.文章介绍了电磁感应透明效应的基本原理,电磁感应透明现象在各种固体介质中的实现,比较了这些固体介质的特性,并讨论了由电磁感应透明现象所产生的各种效应及其应用.     

电磁感应透明介质中非线性法拉第偏转

利用多重尺度法,解析地研究了V型五能级超冷原子电磁感应透明介质中弱的线偏振探测光的传播特性. 结果表明,仅考虑系统的线性效应,随着耦合光强度的增加,介质对探测光的吸收迅速减少,而探测光的传播速度逐渐增加,但比真空中的光速要低若干个数量级. 同时发现,在相同的外加磁场下探测光的非线性法拉第偏转方向与线性法拉第偏转相反,且偏转角更大. 这说明电磁感应透明介质中探测光的法拉第偏转主要是由系统的非线性效应调控. 关键词： 电磁感应透明 非线性法拉第偏转     

基于超导量子比特的电磁感应透明研究进展

超导量子计算是目前被认为最有希望实现量子计算机的方案之一. 超导量子比特是超导量子计算的核心部件. 如何尽可能的增加超导量子比特的退相干时间, 大规模的集成超导量子比特已成为超导量子计算研究的主要方向. 超导量子比特作为宏观的人工原子, 有许多量子光学现象都能够在其中观测到. 利用超导量子比特实现电磁感应透明为研究超导量子比特的退相干机理提供了新手段, 为研究非线性光学、光存储、光的超慢速传输等量子光学效应开辟了新思路. 本文介绍了电磁感应透明的理论基础, 总结了目前针对超导量子比特的电磁感应透明研究进展, 对比了一般气体原子与超导量子比特的电磁感应透明区别, 并对超导量子比特实现电磁感应透明的潜在应用进行了总结和展望.     

固体材料中原子相干效应的研究进展

原子相干效应是光与物质相互作用的结果,它导致了一系列重要的物理现象。目前原子相干的实验研究工作主要在原子气体中开展,而与之相比固体材料中的相关实验研究具有更实际的应用前景。本文系统介绍了近年来固体材料中原子相干效应的研究进展,主要涉及电磁感应光透明、光速减慢与相干存储、存储光信息的可控制擦除、基于光存储的全光路由、双光脉冲的速度减慢和可逆存储和基于原子相干的增强四波混频等基本内容,最后还讨论了其在相关领域的应用。     

电磁感应透明介质中的弱光空间暗孤子环

利用多重尺度方法,解析地研究了Λ型三能级冷原子气及一束较强耦合光组成的电磁感应透明介质体系中的非线性动力学性质.结果表明：一束较弱的探测光能在电磁感应透明介质中形成弱光空间暗孤子,当弱光空间暗孤子沿轴向传播时,它会逐渐演化成一个稳定的弱光空间暗孤子环,这是衍射效应和自散焦效应相互平衡的结果. 关键词： 电磁感应透明 弱光空间暗孤子环 多重尺度方法     

电磁感应透明介质的高阶非线性特性

在理论上研究了电磁感应透明(EIT)介质的高阶非线性特性。引入一种区别于迭代法的新方法,该方法基于暗共振的分布情况,得到跃迁密度矩阵元的全解,在此基础上得到原子体系对探针光的各阶响应。研究结果表明,线性(一阶)极化率表现破坏性相干,非线性(三阶)极化率表现建设性相干;在各向同性介质中偶数阶次的非线性响应消失。进一步研究发现,五阶极化率和线性极化率一样呈现破坏性相干。研究结果为探索光波在EIT介质传输过程中高阶非线性对光波演化的影响提供了理论依据。该方法为研究高阶非线性效应提供了一种新的理论途径。     

基于电磁感应透明效应的光学图像加减

电磁感应透明效应是基于原子不同跃迁通道之间的量子相干效应,可以使得原子系综对于光场的吸收率降低,甚至接近于0,同时在原子共振频率附近伴随着强烈的色散,因而被广泛应用于群速度调控、光脉冲存储和光场的相干调控等领域.本文基于电磁感应透明效应,通过信号光场、耦合光场和读取光场操控复现光场,在4 f系统的像面上实现了光学图像的加减操作.相较于通常在频谱面上利用余弦光栅进行滤波的方案,基于电磁感应透明效应的方案无需制备频谱面滤波掩膜版,并且只产生正一级和负一级衍射图像,无0级衍射图像干扰,可广泛应用于光学图像的动态实时处理.     

固体材料中原子相干效应的研究进展

原子相干效应是光与物质相互作用的结果,它导致了一系列重要的物理现象。目前原子相干的实验研究工作主要在原子气体中开展,而与之相比固体材料中的相关实验研究具有更实际的应用前景。本文系统介绍了近年来固体材料中原子相干效应的研究进展,主要涉及电磁感应光透明、光速减慢与相干存储、存储光信息的可控制擦除、基于光存储的全光路由、双光脉冲的速度减慢和可逆存储和基于原子相干的增强四波混频等基本内容,最后还讨论了其在相关领域的应用。     

基于偶极阻塞效应的单光子水平电磁感应透明

对量子化的探测场在一维超冷里德伯原子样品中的传播特性进行研究。基于偶极阻塞效应,四能级原子的稳态电磁感应透明(EIT)光谱表现出典型的单光子水平的非线性现象:未饱和之前,探测场透射率和光子关联依赖于探测场强度。调整两个经典控制场的单光子失谐,能够实现对非线性EIT行为的灵活操控。通过改变拉比频率比例,可观察到四能级原子系统到三能级梯形原子系统的非线性EIT转变。     

Y模型与V模型中的双光子电磁感应光透明

给出了双光子电磁感应光透明的两种理论模型：Y模型和V模型,比较了 两种模型的特性,并指出了V模型的优点。     

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     

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.     

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.     

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     

Electromagnetically induced transparency and quadripartite macroscopic entanglement generated in a ring cavity

We propose a feasible scheme to generate electromagnetically induced transparency(EIT) and quadripartite macroscopic entanglement in an optomechanical system with one fixed mirror and three movable perfectly reflecting mirrors.We explore the EIT phenomena in this optomechanical system.Results show the appearance of EIT dips in the output field.Moreover,we demonstrate how steady-state quadripartite entanglement can be generated via radiation pressure.We also quantify the bipartite entanglement in each field-mirror subsystem and in the mirror-mirror subsystem.Findings show that a high intensity of entanglement between two subsystems can be achieved.     

Electromagnetically induced transparency based six-wave mixing in a Doppler-broadened folded four-level system

We study phase-conjugate six-wave mixing spectroscopy based on electromagnetically-induced-transparency in a Doppler-broadened folded four-level system.It is found that the six-wave mixing spectrum can be either Doppler-free or very broad,depending on whether the interference between the polarisations of atoms with different velocities is constructive or destructive.To obtain the Doppler-free six-wave mixing spectrum in the folded four-level system,the conditions are more stringent in comparison with those in the cascade and N-type four-level systems.This polarisation interference can be controlled in the presence of a strong coupling field.     

四能级原子系统中的电磁诱导吸收

以三个电偶极跃迁(中间跃迁作为探测跃迁、两边分别是耦合跃迁和控制跃迁)构成N型四能级系统为例，研究介质对探测光的吸收.揭示了在N型四能级系统中，既可产生电磁诱导吸收又可产生电磁诱导透明.这不仅取决于非相干转移率的大小，而且还取决于耦合场、控制场的强度和第四个简并能级的衰减速率大小. 关键词： 电磁诱导吸收 电磁诱导透明 原子相干的自发转移 能级的衰减速率     

Electromagnetically induced transparency in a three-mode optomechanical system

We study a three-mode double-cavity optomechanical system in which an oscillating membrane of perfect reflection is inserted between two fixed mirrors of partial transmission. We find that electromagnetically induced transparency （EIT） can be realized and controlled in this optomechanical system by adjusting the relative intensity and the relative phase between left-hand and right-hand input （probe and coupling） fields. In particular, one perfect EIT window is seen to occur when the two probe fields are exactly out of phase and the EIT window＇s width is very sensitive to the relative intensity of two coupling fields. Our numerical findings may be extended to achieve optomechanical storage and switching schemes applicable in quantum information processing.     

弱射频场中Rydberg原子的电磁感应透明

在铯原子室温蒸气池中研究了弱射频场中Rydberg原子阶梯型三能级系统的电磁感应透明(EIT)效应.铯原子基态6S_(1/2)、第一激发态6P_(3/2)和Rydberg 48D_(5/2)态形成阶梯型三能级系统,探测光共振作用于6S_(1/2)(F=4)→6P_(3/2)(F′=5)的跃迁,耦合光在Rydberg跃迁线6P_(3/2)(F′=5)→48D_(5/2)附近扫描,形成Rydberg原子EIT.当对铯原子施加一个80 MHz的弱射频电场时,48D_(5/2)Rydberg原子的EIT光谱发生Stark频移和分裂,同时产生由射频场调制Rydberg能级的偶数级边带,测量结果与Floquet理论模拟的结果相符合.同时,改变弱射频电场的频率研究了铯Rydberg能级的自电离效应对Rydberg原子Stark谱的影响,据此,我们提出将电极板置于铯原子蒸气池内的方案以减少自电离效应的影响.在弱射频Stark谱中,mj=5/2的Stark谱与mj=1/2,3/2的二级边带形成多个能级交叉,这些能级交叉点提供了一种基于原子的精确校准射频电场的新方法.