四能级Tripod-型原子系统中量子相干导致的交叉Kerr非线性效应

计算了四能级Tripod-型原子系统中探针光极化率随其频率失谐量的变化曲线.结果表明,当触发光作用于该系统的一个共振跃迁能级时,可使探针光的吸收和色散在其电磁感应透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)窗口(由耦合光产生)处发生显著变化.随着触发光Rabi频率的增加,探针光在EIT窗口的吸收显著降低,色散显著增加.这种由触发光引起的探针光极化率的变化对应着三阶Kerr非线性光学效应,这一效应在偏振量子相位门中有着潜在的应用价值.     

原子消相干对四能级EIT系统中非线性效应的影响

文章在理论上研究了原子消相干速率对Rb原子四能级Tripod系统中EIT增强的交叉Kerr非线性的影响.结果表明,交叉Kerr非线性效应随着原子消相干速率的减小而增大.当两基态之间消相干速率γ1从2.5 MHz减小到0.2 MHz时,交叉Kerr非线性折射率可增强一个数量级.     

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.}     

Tripod-type四能级原子系统中的非线性效应

研究了Tripod-type四能级原子与三光场相互作用系统的量子干涉效应.结果显示在一定条件下当控制场的拉比频率改变时,探测场对应的介质色散曲线可以实现从反常色散到正常色散的转变,出现了开关效应.在一定参数条件下共振-近共振区域会出现电磁感应透明.     

Y型四能级系统中电磁感应透明和巨Kerr非线性效应的研究

在Y型四能级原子系统中理论分析了外加相干控制场的强度变化对电磁感应透明和Kerr非线性效应的影响.结果发现:当外加的耦合场和抽运场的强度从相等变得不相等时,原子系统对探测场的吸收曲线从一个透明窗口逐渐变成了具有两个透明点的增益区间,透明点的位置、增益值的大小以及增益区间的宽度都与变化着的外场的拉比频率密切相关;当两个外场强度较弱并且相对强度减小时,Kerr非线性效应有所增强但同时伴随有吸收;而当两个外场的强度较强并且相对强度增大时,Kerr非线性的峰值也随之增大并且逐渐与透明点对应,即获得了无吸收巨Kerr非线性效应.研究还发现,抽运场的强度变化对Kerr非线性增强的影响作用较耦合场要大.     

四能级系统中的原子相干效应

讨论了N型四能级原子系统中的原子相干效应，与三能级原子系统相比，其原子相干效应既可导致电磁感应透明(EIT，Electromagnetically Induced Transparency)的产生，也可产生电磁感应吸收(EIA，Electromagnetically Induced Absorption)现象，取决于控制光的强度和第四个能级的衰变率的大小。     

原子相干效应中的量子噪声特性研究

在原子相干效应条件下,由于场与原子之间的相干耦合,导致原子能态的相干叠加,因而导致与之作用场的光场特性发生变化。本文研究了两束光与原子样品相互作用下,量子化光场的噪声谱,结果得到了在一定的失谐范围内,光场起伏存在1.25 dB的压缩,继而可以用来实现量子起伏纠缠。     

非线性相干态光场与二能级原子相互作用的量子特性

借助于数值计算方法, 研究了非线性相干态光场与一个二能级原子相互作用过程中原子的布局反转、 光子的反聚束效应以及光场振幅平方压缩的时间演化特性, 并讨论了光场参量α、原子的初始状态以及非线性相 干态Lamb-Dicke参数η对该相互作用系统量子特性的影响.     

ν↓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ν↓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γ12，可以极大地增强交叉Kerr非线性效应．     

Kerr介质对双模压缩真空场与四能级原子相互作用系统中光场量子特性的影响

研究了旋波近似下Kerr介质中双模压缩真空场与N型四能级原子双光子跃迁相互作用系统中光场的压缩效应及光子的统计性质.数值计算结果表明,在无Kerr介质的情况下,光场的两个正交分量的均方涨落均呈现周期性的压缩,光子周期性地交替呈现聚束和反聚束效应,光场两模之间总是呈现正相关,而且这种相关是非经典相关;Kerr介质的存在不利于光场均方涨落的压缩,但对光子统计性质没有明显的影响 关键词： Kerr介质 四能级原子 双模压缩真空场 光场的量子特性     

Control of Group Velocity via Spontaneous Generated Coherence and Kerr Nonlinearity

A four-level N-type atomic medium is considered to study the effect of spontaneous generated coherence(SGC) and Kerr nonlinearity on light pulse propagation. A light pulse is propagating inside the medium where each atom follows four-level N-type atom-field configuration of rubidium(85Rb) atom. The atom-field interaction leads to electromagnetically induced transparency(EIT) process. The atom-field interaction is accompanied by normal dispersion and in the presence of SGC and Kerr nonlinearity the dispersion property of the proposed atomic medium is modified,which leads to enhancement of positive group index of the medium. The enhancement of positive group index then leads to slow group velocity inside the medium. A more slow group velocity is also investigated by incorporated the collective effect of SGC and Kerr nonlinearity. The control of group velocity inside a four-level N-type atomic medium via collective effect of SGC and Kerr nonlinearity is the major part of this work.     

Control of Group Velocity via Spontaneous Generated Coherence and Kerr Nonlinearity

A four-level N-type atomic medium is considered to study the effect of spontaneous generated coherence (SGC) and Kerr nonlinearity on light pulse propagation. A light pulse is propagating inside the medium where each atom follows four-level N-type atom-field configuration of rubidium (⁸⁵Rb) atom. The atom-field interaction leads to electromagnetically induced transparency (EIT) process. The atom-field interaction is accompanied by normal dispersion and in the presence of SGC and Kerr nonlinearity the dispersion property of the proposed atomic medium is modified, which leads to enhancement of positive group index of the medium. The enhancement of positive group index then leads to slow group velocity inside the medium. A more slow group velocity is also investigated by incorporated the collective effect of SGC and Kerr nonlinearity. The control of group velocity inside a four-level N-type atomic medium via collective effect of SGC and Kerr nonlinearity is the major part of this work.     

Enhancement of Kerr nonlinearity via spontaneously generated coherence in a four-level N-type atomic system

A theoretical investigation is carried out into the effect of spontaneously generated coherence (SGC) on Kerr nonlinearity of a four-level N-type system. It’s found that the Kerr nonlinearity can be obviously enhanced with SGC present. We attribute the enhancement of Kerr nonlinearity mainly to the generation of extra coherences induced by the superposition of the two SGC channels, and when the superposition is controlled by the interference between two SGC channels properly, the maximal Kerr nonlinearity does not only enter the electromagnetically induced transparency window as the spontaneous generated coherences intensify, but also gets enhanced about 10 times with very large SGC coefficients than that with no SGC effect.     

V型三能级原子系统与双激光场相互作用的量子干涉效应

对Ｖ型三能级原子系统与双激光场相互作用时诱发的量子干涉效应进行了研究，通过在原子能级几率振幅随时间演化的耦合方程中引入一个上两能级交叉耦合干涉项，讨论和分析了在不同条件下交叉耦合干涉项的相消作用以及量子干涉效庆对原子基态几率和原子系统受激吸收特性的影响。     

电子-声子相互作用对柱形量子线中光学克尔效应的影响

本文利用密度矩阵方法研究了柱形量子线中的光学克尔效应, 重点讨论了电子-声子相互作用对其的影响,并以GaAs量子线为例进行了数值计算。结果显示,随着量子线半径R0的减小,光学克尔效应会逐渐增强;考虑了电子-声子相互作用时的光学克尔效应比未考虑电子-声子相互作用时的大20%多;量子线半径R0越小,峰越尖锐,峰值越强;当量子线半径R0大〖WTBZ〗于40 nm时,峰会逐渐消失.     

光纤耦合双光学腔系统的相干动力学

为了研究量子相干性在腔量子电动力学系统中的动力学和分布特性,基于两个各自捕获原子系综的光学腔建立了双光学腔系统,腔与腔之间由光纤耦合.利用相对熵度量的量子相干性,引入量子相干非平衡性的概念,分析了系统中相干动力学和光纤-腔耦合强度对相干性分布的影响.结果表明:在强耦合极限下,光纤-腔耦合强度的增加有利于保持两腔中的原子的整体相干性;光纤-腔耦合强度、原子-腔耦合强度以及原子数三个参数之间满足特定条件时,腔内的原子相干性可以传输至另一个腔.考虑腔、光纤及原子都存在耗散的情形,对比了不同耗散速率和非耗散情形下的相干性演化,发现耗散使得耦合双腔系统的相干性以及各个腔中的原子相干性发生衰减.     

Enhancement of the Kerr effect for a quantum dot in a cavity

Nonlinear susceptibility of a quantum dot (QD) embedded in a two-sided cavity, is studied theoretically from a weak-coupling to a strong-coupling regime. In the relevance of a quantum logic gate, the corresponding nonlinear phase shifts (Kerr effect) are estimated for coherent wavepackets including one photon on average. In the weak-coupling regime, the phase shift enhances strongly as a function of a coupling constant between the cavity photon and QD, and eventually saturates in the strong-coupling regime. We also show transmission spectra to evaluate the efficiency of the phase shift. Although the efficiency decreases monotonically in the weak-coupling regime, it rises in the strong-coupling regime.     

四能级原子量子相干过程中瞬态光学特性

利用半经典理论研究了N-型四能级相干原子的瞬态光学特性。理论分析表明：当信号光开启的瞬间，介质对探针光的非线性吸收从接近于零的状态迅速增加，经过驰豫振荡过程，趋于稳定状态。本文的研究结果将为吸收型光子开关的设计提供理论依据和参考。