铷原子蒸汽中的光偏振旋转效应

对铷原子(⁸⁷Rb)蒸汽中的法拉第旋转、光学偏振自旋转以及二者的叠加旋转效应进行了理论和实验研究.对三种情况下旋转现象建立了简单而有效的理论模型. 实验中把铷原子泡置于自行设计的磁屏蔽腔内, 以屏蔽地磁场的影响.实验选择⁸⁷Rb F=2→F'=3能级D2跃迁线并采用零多普勒光谱 实验结构消除多普勒展宽对实验光谱的影响. 实验中分别观测到了三种旋转现象,实验结果与理论模拟结果非常符合.     

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。     

Kerr效应对T-C模型中原子布居数的影响

应用全量子理论，研究了Kerr介质中双模压缩真空场与耦合二能级原于相互作用系统原子布居差的时间演化规律，讨论了初始压缩因子、介质与辐射场的耦合强度对原子布居时间演化的影响。结果表明，随着Kerr效应的加强，原于布居的崩塌一回复周期变短，以至消失，振荡幅度减小。     

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.}     

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.     

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介质腔中原子线性熵演化规律研究

利用超算符方法,通过对系统主方程以及矩阵元的求解,讨论了两个二能级原子与含Kerr介质腔色散相互作用系统中原子、光场、及复合系统的线性熵演化规律,结果表明强Kerr介质相互作用使两个原子的系统线性熵及光场线性熵产生复杂的震荡。     

原子光刻中原子通量的优化研究

原子通量是影响原子光刻技术制备纳米光栅质量的主要因素之一。应用原子炉管喷发量的理论模型,利用理论与实验相结合的方法,对比研究了三类典型原子炉管构型下的原子通量水平,并基于最优原子炉管构型将研制的铬纳米光栅峰谷高度提升到100nm,使光栅质量得到进一步优化。     

铷原子热蒸气中强非线性效应产生激光模式图样的实验研究

研究了具有高斯横向分布的连续激光束单次通过铷原子蒸气后,在近共振附近铷原子蒸气中,由强的非线性克尔效应导致激光分裂成细丝的现象,并且这些细丝的衍射图样在远场通过相干叠加,可以形成具有规则结构的斑图模式.实验上研究了输入光功率,铷泡温度和抽运激光频率相对于⁸⁵Rb原子D₂线的不同失谐位置等因素对斑图模式的影响.由于铷原子的超精细能级结构,在铷原子蒸气中同时存在与三阶非线性效应相关的四波混频现象,通过扫描探测光的频率同时观察到具有斯托克斯和反斯托克斯光子的拉曼增益现象. 关键词： 铷原子蒸气 克尔效应 自聚焦 斑图     

在Kerr型介质中原子和场的性质

本文研究了在Ｋｅｒｒ型介质腔中经双光子辐射的二能级级联型原子和三能级级联型原子的动力学，在初始可干态下分别用有效效哈密顿量方法（含Ｓｔａｒｋ位移项）和全哈密顿量方法获得精确解，继而比较了原子的粒子数反转，光子统计分布，聚束与反聚束特性以及光场压缩性特性的数值结果，由此证明了在非线性介质的条件下，两种方法所获得结果类同，差异很小。     

压缩真空场与原子非线性作用系统中原子的量子特性

研究了附加克尔介质的压缩真空场与二能级原子依赖强度耦合相互作用系统中原子的反转特性,并采用密度算符间的距离研究了该模型中原子量子态的演化规律.详细地讨论了克尔非线性作用的强度以及初始压缩真空场的压缩度对原子反转和原子量子态演化的影响.     

铷原子蒸汽中观测脉冲真空压缩态的建立

本论文提出并实验演示了一种系统由经典态进入到量子态演化过程的测量方法,对铷原子(87 Rb)蒸汽中,基于光偏振自旋转效应产生的脉冲真空压缩光的建立过程进行了研究,描述了脉冲光场从经典热态到真空压缩态的噪声涨落变化。脉冲真空压缩光的压缩度为-1.1dB。具体实验上,先采用平衡零拍探测方法测量了脉冲真空压缩光的正交分量,然后通过对正交分量做相位平均统计处理,得到了信号光场平均光子数随时间的变化分布,观测到75μs的压缩态建立时间。本文的实验方法为将来基于原子吸收线的短脉冲压缩光的产生打下实验基础,并为经典态和量子态的转换过程的研究提供一种可行的实验测量方案。     

类Kerr介质中两能级原子与驱动场作用时的相干性

两能级原子被嵌制在一充满类Kerr介质的热库中,通过求解原子与外加驱动场相互作用时约化密度算符非对角元,研究简并双光子过程中原子在外界环境(类Kerr介质和热库)下的相干特性.结果表明:当原子的相干性被保持时,外加驱动场的时间演化与原子的跃迁频率、原子偶极矩和模平均光子数等因素有关.     

Kerr效应对非线性J-C模型辐射谱的影响

研究了Kerr介质腔中非线性J-C模型的辐射谱.导出了双模初始光场处于任意量子态时辐射谱的计算公式,给出了光场处于数态、相干态和压缩真空态时的数值结果,讨论了Kerr效应和初始场强对辐射谱的影响.发现在光子数态的情况下,Kerr效应使低频峰增强、高频峰减弱,并使各峰向右移动.在初始腔场为较强的相干态时,原子辐射谱明显地分成两个拱形的梳状峰群,Kerr效应的增强使左侧峰群增高,右侧的边峰受到抑制.在压缩真空态情况下,边带峰只出现在中心频率双峰的左侧,随Kerr效应和初始场的增强,边峰个数也随之增多.无论哪种情况都破坏谱结构的对称性,在强场条件下Kerr效应的影响更加显著.     

抽运-检测型非线性磁光旋转铷原子磁力仪的研究

报道了一种抽运-检测型的非线性磁光旋转铷原子磁力仪.其原理是线偏振光通过处于外磁场环境中被极化的原子介质后,由于原子对线偏振光中左、右圆偏成分不同的吸收和色散,导致光的偏振方向会产生与磁场相关的转动.分析了该磁力仪的工作原理,并测试了它对不同磁场大小的响应.测试结果表明,磁力仪测量范围为100—100000 nT,极限灵敏度为0.2 p T/Hz~(1/2),磁场分辨率为0.1 p T.进一步研究了不同磁场下原子系综极化态的横向弛豫时间,讨论了原子磁力仪高磁场采样率的获得方法.本文的原子磁力仪在5000—100000 n T的磁场测量范围内磁场采样率可实现1—1000 Hz范围内可调,能够测量低频的微弱交变磁场.本文的研究内容为大磁场测量范围、高灵敏度、高磁场采样率的原子磁力仪研制提供了重要参考.     

非线性光学效应及其应用

以介质的非线性电极化理论为基础讨论几种典型非线性光学效应及其应用 ,并采用量子力学的概念给出非线性光学效应的物理图像     

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。     

光脉冲在铷原子蒸汽中的减慢与存储的理论与实验研究

光速是描述光子的诸多特性中的一个重要参量,由于真空中光速不变及粒子的速度上限是光速这二个重要的特性,光速一直是人们关注的问题,也是激励一代又一代科学家不断研究的长期课题.     

非线性Jaynes-Cummings模型中原子偶极矩的高阶压缩

研究了非线性双光子Jaynes-Cummings(J-C)模型系统中原子偶极矩高阶压缩的时间演化特性及其产生条件。结果表明,在弱场条件下,原子偶极矩色散或吸收分量的二阶和六阶量子涨落可被周期性压缩,非线性修正项或失谐量以及热噪声对压缩程度有显著的影响。     

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。