四能级原子系统中电磁感应吸收的相位控制

在以三个电偶极跃迁构成简并N型四能级系统中,利用密度矩阵方程计算了介质对探测场的吸收,研究了激光场拉比相位对吸收的影响.结果表明:介质对探测场的吸收和放大取决于控制场和信号场的拉比相位,且吸收和放大随控制场、信号场的拉比相位改变而作周期性变化,周期为2π;而探测场的拉比相位变化对吸收没有影响.同时,控制场、信号场拉比相位对吸收的影响是相同的,而且拉比相位主要影响原子相干,对原子布居影响不大.     

三维传输子量子比特中的Autler-Townes效应

我们在三维传输子量子比特系统中,通过施加与跃迁能级对应的强耦合场,同时,利用一弱探测场对系统的吸收谱进行了测量.发现在强耦合场的作用下,吸收谱会分裂成双峰,即探测到了Autler-Townes效应(ATE)现象.首先,我们利用单光子跃迁过程,测量了ATE分裂的大小和耦合场功率的关系.进一步,我们首次利用双光子跃迁过程进行了ATE的探测,分析了探测到的ATE分裂大小和耦合场的关系.我们通过QUTIP解得系统的密度矩阵,得到的理论的计算结果和实验结果十分符合.     

三维传输子量子比特中的Autler-Townes效应北大核心CSCD

我们在三维传输子量子比特系统中,通过施加与跃迁能级对应的强耦合场,同时,利用一弱探测场对系统的吸收谱进行了测量.发现在强耦合场的作用下,吸收谱会分裂成双峰,即探测到了Autler-Townes效应(ATE)现象.首先,我们利用单光子跃迁过程,测量了ATE分裂的大小和耦合场功率的关系.进一步,我们首次利用双光子跃迁过程进行了ATE的探测,分析了探测到的ATE分裂大小和耦合场的关系.我们通过QUTIP解得系统的密度矩阵,得到的理论的计算结果和实验结果十分符合.     

倒Y型四能级原子系统中电磁诱导透明的相干控制

研究了倒Y型四能级原子系统中相干控制电磁诱导透明.应用微扰理论给出一阶近似条件下,不同控制场原子系统对探测光场响应的解析式及电磁诱导透明窗宽度的解析式.在探测场为弱场时,分析了系统中控制光场强度、耦合光场强度及其失谐量对电磁诱导透明窗的影响.研究发现电磁诱导透明窗随控制光场强度的增强变宽,而随耦合光场强度的增强变窄,当探测光场与耦合光场偏离双光子共振时,透明窗外的吸收增加,透明窗变宽.在弱探测场、弱控制场条件下,分析了初始时刻原子处在相干叠加态时的相对相位、相对强度与探测场和控制场的相对相位等对系统吸收特性及透明窗的影响.结果表明探测场与控制场的相对相位对吸收的影响与相干叠加态中两能级之间几率幅的相对相位对吸收的影响作用相反,系统在两下能级干涉极大时,存在一个很宽的透明带.应用缀饰态理论和量子相干理论对所得结果进行了解释.     

激光场线宽对电磁诱导吸收效应的影响

采用密度矩阵方程,在引入激光场线宽的条件下,计算了三个电偶极跃迁构成N型四能级系统中介质对探测场的吸收,从而研究激光场线宽对电磁诱导吸收效应的影响.结果表明:随着激光场线宽增大,原子相干将会减弱,从而抑制电磁诱导吸收.     

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     

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。     

电磁诱导吸收介质中探针场的量子噪声特性

在N型原子系统中,在二束强的耦合场作用于介质对探针场体现出很强的诱导吸收作用,与此同时,强吸收引起的自发辐射噪声会影响探针场的量子噪声特性.该文章研究了输入的量子化探测场在经过电磁诱导吸收介质后的噪声特性变化,数值模拟得出,通过调节控制场的强度可以使得探测场的噪声谱图形在吸收窗口范围内产生震荡分裂,噪声最小值处于一定的探针场失谐处.     

巨梯型四能级里德伯原子系统透射光谱性质的调控

采用超级原子模型研究了一个巨梯型四能级里德伯原子系统与一个弱光场和两个强控制场的相互作用.利用蒙特卡罗算法,通过数值求解海森伯-朗之万方程,讨论了系统的动力学演化,研究了偶极-偶极相互作用对探测场透射谱和二阶强度关联函数的影响.在有限温度下,利用洛伦兹分布函数代替麦克斯韦分布函数,得到解析的探测场极化率,讨论了强场的失谐量对系统出射探测场透射谱对称性质的影响,最后研究了多普勒效应对探测场透射谱和二阶强度关联函数的影响.结果表明,在电磁诱导透明条件下,透明窗口处出射探测场的透射率随着入射探测场强度的增强而减弱,而当系统入射探测场强度不变时,通过改变强场的失谐量可以得到非对称的透射谱.此外,当弱探测场和强场的传播方向一致时,多普勒效应对系统透射谱和二阶强度关联函数的峰值有很小的影响.当探测场和强场的传播方向不一致时,多普勒效应对系统透射谱和二阶强度关联函数的影响可以忽略.     

基于量子相干控制吸收的准Λ型四能级原子局域化研究

提出了一种基于量子相干控制吸收的对准Λ型四能级原子进行二维局域化方案. 利用密度矩阵微扰理论, 得到了确定原子空间位置信息的筛选函数解析表达式. 在缀饰态表象中, 分析了在相干控制场作用下原子初始状态对原子局域的影响. 数值模拟了控制场参量对原子局域化结果的影响. 研究发现原子局域化结果与初始时刻在控制场作用下原子在下能态的布局、下能级间产生的极化密切相关; 不管探测场与耦合场是否满足电磁感应透明配置条件, 通过改变控制场中的行波场的振幅和探测场的失谐量, 均可实现高精度原子局域化, 在亚波长范围内测量到原子的概率达到100%.     

倒Y型四能级系统中自发辐射诱导相干对弱探测场的色散和吸收特性的影响

本文研究了倒Y型四能级系统中自发辐射诱导相干对探测场的色散和吸收特性的影响。在稳态条件下利用密度矩阵微扰理论推导出了密度矩阵的迭代解。数值分析了自发辐射诱导相干对线性和非线性折射率和吸收系数的影响,分析了泵浦场和耦合场偏离双光子共振对弱探测场色散和吸收特性的影响。研究发现自发辐射诱导相干使弱探测光的线性和非线性折射率增强,同时形成一个较宽的透明窗。在没有自发辐射诱导相干的情况下,泵浦场和耦合场偏离双光子共振对探测场的线性和非线性折射率影响明显,在有自发辐射诱导相干的情况下,泵浦场和耦合场偏离双光子共振使得探测场的线性透明窗变窄,非线性吸收增加。     

回音壁微腔光力系统的相干控制与完全相干透射

本文研究了两侧同时输入的回音壁模谐振双微腔光力系统中电磁诱导透明的相干调控.通过改变双微腔两侧探测场的强度比值及相位差,可以有效控制电磁诱导透明窗口的宽度和深度,对探测场的吸收和色散等性质实施显著的影响,并且能够在特殊频率处产生关于探测场的完全相干透射现象.     

混合原子光机械系统中的量子相干控制

研究了原子相干及量子相干对混合原子光机械系统输出特性的影响。应用微扰方法及光腔的输入输出理论求解Langevin方程,得到了混合原子光机械系统对弱探测场的响应函数。分析了腔模与原子系统的耦合强度、量子干涉效应对混合原子光机械系统输出特性的影响。研究发现,控制原子系统的量子干涉效应,即可控制混合原子光机械系统的输出特性;改变原子系统的控制场强度,便可改变混合原子光机械系统的透明窗口宽度,从而得到由原子吸收谱调制的光机械系统的吸收谱;在光机械系统透明窗口中心区域可实现探测场的放大;改变原子系统中控制场或耦合场的失谐量,可以控制混合原子光机械系统的透明窗口位置。     

微波耦合四能级原子系统二维电磁感应光栅

提出一种利用微波场在四能级原子系统中实现二维电磁感应光栅的理论研究方案,此原子系统中两个偶极禁戒的亚稳态之间采用微波场来耦合。分析了微波场存在与否对弱探测场夫琅禾费衍射图样的影响。讨论了有微波场存在时,探测场失谐量、控制场强度、相互作用长度等对二维电磁感应光栅衍射效率的影响。结果表明,通过合适地调节系统参数,在所研究的系统中可以实现高衍射效率的二维电磁感应光栅。该方案可应用于全光分束和光开关,对光信息处理及光网络通信研究有一定帮助。     

一种共轭聚合物单分子发色团吸收和发射特性动态演变过程的实时测量

利用频域信息重构的散焦宽场成像测量了Poly[2,7-(9,9-dioctylfluorene)-alt-4,7-bis(thiophen-2-yl)benzo-2,1,3-thiadiazole](PFO-DBT)共轭聚合物单分子发色团的吸收与发射特性及其动态演变过程.通过调制用于激发共轭聚合物单分子的超短脉冲对的相对相位,对单分子荧光进行傅里叶变换的频域测量,跟踪发色团吸收偶极取向变化;通过测量散焦荧光成像光斑探测发色团发射偶极取向变化.研究发现, PFO-DBT共轭聚合物单分子发色团存在吸收和发射偶极取向均保持不变、其中之一变化以及两者同时变化三种情况.这种对共轭聚合物单分子发色团吸收和发射偶极取向演化过程的实时测量可用于分析共轭聚合物构象变化及其对能量转移过程的影响.     

在双Λ结构原子介质中信号光的存储和放大

我们分析了与两个控制场和两个信号场相互作用的双Λ结构四能级原子系统.从我们给出的数值模拟图可以看出,通过绝热地改变控制场,两个不同频率的同步探测场可以同时被存储和释放.我们发现,运用这一模型可以使其中一个探测场实现存储放大.此外我们还讨论了信号光存储放大的机理和条件.     

电磁诱导吸收和透明的可控切换

在一个非简并三能级梯型原子系统中,通过调谐探测场的强度,从理论和实验上研究了探测场通过铷原子蒸气的传输谱线。当探测场不再足够弱时,通过缀饰微扰链的方法推导了探测场响应的表达式并预言了电磁诱导吸收(electromagnetically induced absorption, EIA)的存在。实验上,在室温铷原子的D2线中,当弱探场状态切换到强探测状态时,不局限于单光子共振条件,电磁感应透明(electromagnetically induced transparency, EIT)向EIA的转换在探测场的不同失谐量处被实现。利用缀饰能级图分析了强的探测场和耦合场产生的二级缀饰态之间的相长干涉是EIA形成的主要原因。由于EIT和EIA的许多应用依赖于共振附近的异常色散,这个结果引入了控制色散符号的新能力。     

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.     

利用修饰态的选择性捕获产生最大原子相干

我们建议用修饰态的选择性捕获产生最大原子相干,从而制备一种对强激光场具有超大折射率并且没有吸收的介质.这样的机制可以在三能级系统中实现.在这个三能级系统中,有一个从辅助的激发能级到探测场耦合的两个能级之一的强自发辐射.以三能级V系统为例,其中两个激发态分别与基态之间的跃迁为偶极跃迁,两个激发态之间为禁戒跃迁.假定两个偶极跃迁中一个较强,另一个较弱.     

里德伯电磁感应透明中的相位

本文在典型的里德伯电磁感应透明系统中研究弱探测场在相互作用原子系统中的传播特性,重点关注基于偶极阻塞效应的探测场相位的合作光学非线性行为.通过与探测场透射率和光子关联作对比,发现相位的光学响应具有新特性:共振和Autler-Townes劈裂条件下相位对入射场强和初始光子关联不敏感,而在两者之间的频率范围内相位响应具有非线性特征,尤其在经典光频率处最显著.此外,提高主量子数和原子密度都会促进相位的非线性效应.综上,与探测场透射率和光子关联一样,相位可以作为合作光学非线性的另一个标识来刻画非线性现象,对里德伯电磁感应透明研究是一个有力的补充.