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.     

自发辐射诱导相干对开放的Ladder型系统无反转激光增益瞬态演化的影响

利用开放的Ladder型三能级原子系统密度矩阵运动方程的数值解,研究了在探测场和驱动场双共振条件下,自发辐射诱导相干（SGC） 对系统无反转激光（LWI）增益瞬态演化的影响以及注入速率比和退出速率对与SGC相关的增益的调制作用.研究结果表明：SGC强度的变化将使瞬态增益和最终的稳定增益发生显著的改变;存在非相干抽运时,LWI增益随注入速率比和退出速率的减小而增大,而不存在非相干抽运时的情况与此正好相反;通过选取适当的SGC强度、注入速率比和退出速率可得到最大的LWI增益的瞬态值和最终的稳定值. 关键词： 开放系统 自发辐射诱导相干 瞬态演化 无反转增益     

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.     

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.     

开放的V型三能级系统中原子注入和退出速率对位相相关的无反转激光增益和强度空间演化的调制作用

利用数值计算结果, 研究了具有自发辐射诱导相干的开放V 型三能级原子系统中的传播效应. 研究表明: 改变探测场和驱动场之间的相对位相对无反转激光(LWI)增益和 强度随传播距离的变化即空间演化具有重要的影响; 而原子的注入速率比(S)和退出速率(r₀)的改变将对位相相关的LWI增益和强度的空间演化产生明显的调制作用. 在S(r₀)的一定取值范围内, S(r₀)的值越大, LWI增益和强度越大且强度达到极大值需要的传播距离越长; 相应封闭系统中LWI增益和强度的最大值及能产生增益的传播距离都小于开放系统. Doppler效应对LWI增益和强度的空间演化也具有明显的影响, 存在Doppler效应时得到的LWI增益和强度明显小于无Doppler效应时的值.     

开放V型无反转激光系统相位涨落的影响

通过对从开放的V型双泵浦系统的定态解析解得到的数值计算结果的分析表明:1)驱动场相位将涨落导致一个有限线宽;一般说来,被探测场耦合的上下两能级间的粒子数差随线宽的增加而减小,当线宽增加到一定值时,系统将发生从传统的反转激光到无反转激光的转化;线宽的增加将使无反转激光增益降低;当线宽不为零时,仍可产生无吸收高色散(折射率)2)线宽变化对增益、色散和粒子数差影响的性质和大小与系统其它参量的取值密切相关,只有适当选择线宽和系统其它参量的值才能获得最大的无反转激光增益和无吸收高色散(折射率).     

开放四能级原子系统粒子数反转或无反转激光研究

在封闭的简单四能级原子系统模型的基础上提出了开放的四能级原子系统模型.通过在电偶极和旋转波近似下,解此系统的半经典密度矩阵运动方程得其稳态线性解析解.对该稳态解的数值模拟显示:随着驱动场的Rabi频率的连续增加系统会发生由输出的无粒子数反转激光到输出粒子数反转激光的转变;随着系统退出速率或者注入速率比的连续增大,系统会发生由输出的粒子数反转激光到输出无粒子数反转激光的转变;该系统能获得无吸收高色散;在稳态,探测激光上下能级粒子数差随探测场失谐的变化曲线呈弱矩形波.     

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.     

三能级闭合环路系统控制的位相和幅度相关的无反转增益

为了获得位相敏感的无粒子数反转探测增益, 研究了一个三能级闭合环路子系统控制的四能级原子系统.在三光子共振情况下, 获得了大的稳态无反转探测增益. 由于量子干涉效应, 探测增益对三能级闭合环路子系统的相对位相是敏感的. 三能级闭合环路子系统中的场强也是影响探测场增益特性的重要参数. 关键词： 量子干涉 位相敏感效应 无反转增益     

光场的线宽对无粒子数反转光放大增益的影响

针对拉曼驱动场下的四能级理论模型，讨论了实现无吸收、高折射率的条件，并分析了探测场及相干激发场的线宽对介质的折射率及增益的影响。计算结果表明，改变相干激发场 场强，或改变相干场的频率与原子能级间的失谐均可获得介质的无吸收，高折射率。激发扬线宽破坏了原子的相干性，使使介质的增闪下降并改变了折射率的大小，探测场的线宽使介质的探测增益谱及折射率谱的分辨率下降。     

Effects of relative phase on transient evolution in an open resonant ladder-type atomic system

In an open ladder-type resonant atomic system, variation in relative phase between probe and driving fields does not affect the transient evolution of populations, but it has remarkable effects on gain and dispersion of the probe field. No matter whether an incoherent pump is present or absent, transient and stationary gains without inversion (GWI) always can be obtained by choosing an appropriate value of the relative phase. When the incoherent pump is absent,the values of transient and stationary GWIs are much larger and the time interval required to reach the stationary value is longer than those when the incoherent pump is present. Varying the exit rate and the ratio between injection rates can obviously change the phase-dependent GWI. In addition, in the transient evolution process, the phenomenon of high dispersion (refractive index) without absorption occurs at some values of relative phase. In the corresponding closed system, the stationary GWI can be obtained by choosing an appropriate value of relative phase only when incoherent pump exists, moreover the gain is smaller than that in the open system.     

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.     

驱动场相位扩散对三能级梯型系统无反转激光的影响

在旋波、慢变振幅近似下,求解考虑了驱动场相位扩散后的系统密度矩阵运动方程,并给出了这个三能级梯型系统稳态线性解析解.利用得到的稳态线性解析解分析驱动场相位扩散是如何影响该系统输出无反转激光的.对稳态线性解析解数值计算的结果显示:由于驱动场相位扩散会导致无反转激光增益减小;即使由于驱动场相位扩散引起的线宽足够大,在该系统中仍能够获得无反转激光;线宽往往是破坏无反转激光产生和折射率的提高;因驱动场相位扩散导致无反转激光增益的减小,并不是总能够通过增大驱动场的Rabi频率得到补偿.     

失谐对开放的四能级系统无粒子数反转激光的影响

提出开放的四能级双驱动场无反转激光系统的理论模型,由电偶极和旋转波近似得到其密度矩阵方程,讨论无反转激光产生的物理机制,利用数值计算结果分析探测场和驱动场失谐对系统无反转激光增益和粒子数差的影响.     

开放三能级系统无反转激光

利用求密度矩阵稳态解的方法得到了一般泵浦和衰变情况下Λ型开放三能级原子系统在强相干光作用下无反转激光的条件。我们证明初始泵浦率和能级间自发辐射率的反转代替了稳态布居数的反转,共同促进了无布居数反转光放大,而且只要前两者之一满足就可以实现无反转光放大。然后利用求解简化原子模型波函数解析解的方法,描述了原子演化使得光场放大的过程,解释了量子干涉在三能级原子无反转激光中的作用。