多色相干光学烧孔的动态生成与调控

针对四能级N型原子系统,研究了与原子跃迁相关的量子相干烧孔现象。通过密度算符运动方程、拉氏变换法以及量子回归理论,求得了探测场的吸收谱。采用两束耦合光和一束饱和光同时作用,随后分别研究了在两束耦合光同时与探测光同向传播,饱和光与探测光反向传播,以及耦合光、饱和光、探测光均沿着同一方向传播的两种典型的传播机制和不同参数的调节下相干光学烧孔的形成特点,最后通过缀饰态理论计算并分析了结果的正确性。最多观测到六个相干光学烧孔。耦合光的拉比频率的大小影响着相干光学烧孔的形成位置,而饱和光拉比频率的大小将决定着形成相干光学烧孔的深度。该结果完善了相干光学烧孔的理论研究,对于以后应用到光学量子存储有理论指导意义。     

三束相干光场驱动的Ru原子蒸汽中可调谐的光吸收

在铷原子蒸汽中,同时引入一束强相干光和两束耦合光共同作用在一个多普勒加宽的四能级N模型原子系统中。在原子系统中通过耦合场的引入以及耦合场强度的调节,观察量子光学现象。首先,由原子模型出发,由哈密顿量方程求得密度矩阵,再经由拉氏变换法求解,得出弱探测光的吸收光谱表达式。在光路设计中,采用耦合光与探测光同向,与饱和光反向传播,通过光场参数的调节,可以观察到六个相干光学烧孔和一个电磁感应光透明窗口。同时,采用了两束耦合光分别和探测光反向、同向传播,饱和光与探测光反向传播。此时在吸收光谱中,将同时出现电磁感应光透明和电磁诱导吸收两种现象。进而,在原子系统中,采用光路的不同搭配,在吸收光谱中可以观测到吸收增强或减弱情况的出现,包括形成烧孔的位置和个数的变化;通过驱动场激发原子的相干跃迁,使得在吸收谱线中同时出现电磁诱导透明和电磁诱导吸收两种吸收特性,并通过光场的调节,数据模拟的比较,分析两种量子相干效应的产生和转换,进行深入研究,并得出结论,这些结果对于现在热门的光学量子存储将有较好的理论指导。     

准^型四能级原子系统中的多重电磁诱导光透明

运用密度矩阵方程,研究了在外加相干耦合场作用下呈现可调谐多透明窗口的准 型四能级系统。数值计算结果表明：通过调节外加相干耦合光场的拉比频率强度,该系统可以三重、双重、单重电磁诱导光透明现象,并在缀饰态表象中给出了定性解释;在三重电磁诱导透明中,透明窗口的位置和吸收峰值可以通过调节外加相干耦合场的失谐量来进行控制。每个透明窗口在吸收最低时都伴随着高折射率,因此可以在此介质中能实现超光速传播。     

高斯谢尔模型光束在EIT原子气体中的传输特性研究

为了研究高斯－谢尔模型（GSM）光束在电磁感应透明（EIT）材料中的传输特性,利用矩阵光学理论、衍射积分理论、相干偏振统一理论推导了GSM光束通过EIT材料的传输交叉谱密度方程的解析表达式。该表达式可以用于计算和研究GSM光束通过EIT原子气体的谱密度和相干度的变化。分析显示GSM光束的谱密度和相干度都可以通过控制光的拉比频率调控。此研究结果提供了一种新的调控光传输的方法和技术,同时该发现也为控制部分相干光的谱密度和相干度提供了一种新方法。     

Airy光束在Λ型三能级EIT介质中的传输特性研究

研究了艾里光束（Airy beams）在EIT介质中的传输性质。利用ABCD矩阵光学理论,推导出Airy光束在EIT介质中的传输解析表达式。计算结果表明,Airy光束的自加速偏转和光强分布都可以通过控制光的拉比频率调控。该研究结果对人们利用Airy光束在光学操控以及生物医学中的应用都具有十分重要的潜在应用价值。     

双光子非相干耦合亮-暗混合屏蔽光伏孤子族

为了得到双光子非相干耦合亮-暗混合屏蔽光伏孤子族的结果,采用数值模拟方法,对稳态情况下多束互不相干的光束,在有外加电场的双光子光伏光折变晶体中的传播进行了研究。结果表明,具有相同偏振和相同波长的多束互不相干的入射光束,可在晶体中形成双光子非相干耦合亮-暗混合屏蔽光伏孤子族。双光子非相干耦合屏蔽光伏孤子族,可以看成是屏蔽孤子族和光伏孤子族的统一形式。当光伏场可忽略时,屏蔽光伏孤子族就转化为屏蔽孤子族,而当外加电场不存在时,屏蔽光伏孤子族相当于开路和闭路条件下的光伏孤子族。当孤子族中只含有两个光束分量时,孤子族就变为屏蔽光伏孤子对。研究结果可为空间光孤子理论的发展提供理论依据。     

开路光折变聚合物中非相干耦合光伏空间孤子对

为了得到开路光折变聚合物中存在非相干耦合空间孤子对的结果,基于聚合物光折变效应的理论,证明了稳态开路条件下光折变聚合物中存在非相干耦合亮-亮、暗-暗、灰-灰和亮-暗光伏空间孤子对。 结果表明：孤子对是由两束偏振方向和波长都相同而且互不相干光耦合形成的。 孤子对两光束都能在光伏光折变聚合物中稳定传播。     

双光子光伏光折变介质中非相干耦合亮-暗混合光伏孤子族

对稳态情况下多束互不相干的光束在双光子光伏光折变晶体中的传播进行了研究。结果表明：具有相同偏振和相同波长的多束互不相干的入射光束可在晶体中形成非相干耦合的亮-暗混合双光子光伏孤子族。     

非相干全息术成像特性及研究进展

非相干光照明的物体或者自发光物体可以认为是由无数多个点源构成,任意两点发出的光波之间不具有相干性,但同一物点发出的光被分束后是空间自相干的。非相干全息术通过某种光学技术将来源于非相干物体上同一点的光波分为两束,由于这两束光是空间自相干的,因而两束光可以干涉实现点源全息图的记录,所有点源全息图的非相干叠加构成物体的全息图。对全息图进行光学或数值重建可以恢复原始物体的三维信息。近年来,非相干全息术已经在非扫描荧光显微成像、非相干彩色全息显示和自适应光学领域展示了其应用的潜力。阐明了非相干全息术记录和再现的基本原理,介绍了记录非相干数字全息图的系统与方法,重点分析和讨论了基于自参考光的同轴数字全息成像系统的成像特性、应用的优势和局限,并介绍了这些方面的研究进展。     

双光子光折变介质中非相干耦合屏蔽光伏孤子对

为了获得在有外加电场的双光子光伏光折变介质中存在着稳态非相干耦合屏蔽光伏空间孤子对的结果,对外加电场的双光子光伏光折变介质中,两束偏振方向和波长都相同的互不相干光束的耦合进行了理论研究。结果表明,这种孤子对是由偏振态和波长都相同的两束互不相干光耦合而成的,它可以看成是双光子非相干屏蔽孤子对和双光子非相干光伏孤子对的统一形式,当外加电场很强可忽略光伏效应时,它类似于已报道的双光子屏蔽孤子对,而当外加电场为0时,它相当于闭路条件下的双光子光伏孤子对。这就预言了非相干耦合暗-暗和亮-亮双光子屏蔽光伏空间孤子对的存在。     

双窗口电磁诱导透明的相干瞬态研究

通过求解准A-型四能级系统的含时密度矩阵方程,研究了系统从单窗口电磁诱导透明(EIT)向双窗口EIT转换的相干瞬态过程.该过程表现为一种量子拍频形式,并利用缀饰态理论很好地解释了量子拍频的规律,指出这种量子拍频效应源于射频驱动场所引起劈裂能级间的量子相干.结果表明:当探测场与相应的裸态跃迁能级共振作用时,拍频频率等于射频驱动场Rabi频率的二分之一;当探测场与强射频驱动场和原子系统相互作用所产生的缀饰态跃迁能级共振时,拍频频率等于射频驱动场的Rabi频率.     

不同能量抽运场作用下瞬态电磁感应透明特性研究

通过求解含时密度矩阵方程研究了不同能量抽运场作用下A型三能级系统的瞬态电磁感应透明特性，分析了不同能量抽运场作用下弱探测场的吸收、各能级的布居及相干项ρ23随时间的演变关系。结果表明，当抽运场能量较高时，系统可实现瞬态无反转放大；随着抽运场能量的减小，电磁感应透明将减弱，瞬态无反转放大将消失。由于探测场的吸收取决于抽运场的拉比频率与相干项ρ23的乘积，在强抽运场作用下，非零瞬态振荡相干项ρ23导致探测场的瞬态吸收和无反转放大，抽运场能量的减小将引起总的相干效应减弱，从而导致探测场的负吸收消失以及正吸收增强。     

开放系统的无粒子数反转激光的时间演化分析

对开放的V型三能级系统,通过微分方程的数值运算,分析了该系统的无粒子数反转激光(laser without inversion, LWI)产生的机制,讨论了探测场和驱动场的失谐、驱动场的Rabi频率、粒子初始状态对系统LWI时间演化的影响.结果显示:驱动场耦合的两个能级上的粒子数分布以相同的频率振荡,位相差π;在探测场和驱动场皆共振(⊿=⊿<,o>=0)时,原子对探测场色散的响应为零,双光子相干项ρca是实量;驱动场的Rabi频率Ω增大时,增益、相干项和粒子数差的振荡周期减小;粒子数的初始状态主要影响增益、相干项和粒子数差的振荡幅度,并不影响最后的稳定状态.     

Rabi oscillations for subpicosecond pulses in quantum-well optical amplifiers: interplay of carrier heating, nonlinear, and spectral effects

Using the Foreman effective mass Hamiltonian for strained In/sub x/Ga/sub 1-x/As--In/sub y/Ga/sub 1-y/As/sub z/P/sub 1-z/ quantum wells, the propagation of subpicosecond pulses in a 1.55-/spl mu/m optical amplifier was calculated. The multisubband carrier dynamics as well as the polarization dynamics were taken into account. Carrier heating and coherent light-carrier interactions as well as the interplay of these nonlinear processes and the amplifier dispersion are studied. Strong Rabi oscillations occur in the optical field of a propagated pulse, its frequency chirp, as well as in the carrier density and temperature. While the Rabi oscillation imposes negative frequency chirp and hence red-shifts the pulse spectrum, positive frequency chirp can occur due to the local gain dispersion, where the higher frequency components of the pulse have larger gain. Due to the Rabi oscillation, the spectrum of the amplified pulse is considerably distorted and sidebands emerge. For a linearly chirped input pulse, the spectrum of the output pulse can be either red-shifted or blue-shifted with respect to its center frequency, depending on its initial chirp. For strong pulse propagation, a pronounced pulse break up occurs when a 175-fs pulse propagates in the gain regime, while a significant pulse compression occurs when the pulse propagates at the transparency point.     

Slow light propagation without absorption based on intersubband transitions in a semiconductor quantum well

When semiconductor quantum wells(SQWs) interact with lasers,the group velocity of the low-intensity light pulse is studied theoretically.It is shown that by adjusting the parameters,slow light propagation of the probe field can be exhibited in such a system.Meanwhile,the probe absorption-gain spectra can be changed from absorption to zero,i.e.,electromagnetically induced transparency(EIT).It is easy to observe the light propagation experimentally,and it leads to potential applications in many fields of solid-state quantum information,for example,optical switching,detection and quantum computing.     

Generation and coherent characteristics analysis of laser phase modulation spectrum by cascaded phase modulators

Laser phase modulation spectrum with 25 frequency bands is generated by modulating a single frequency laser with two cascaded phase modulators (PMs) with driving voltage amplitudes at 3.2 V and 7.8 V, respectively. And the time delay self-heterodyne method is adopted to measure and analyze the coherent characteristics of the original single frequency laser light and the generated multi-frequency light from two phase modulation schemes. By comparison of laser linewidth, the experimental results show that the laser phase modulation does not change the coherent characteristics of each frequency band, and the laser phase modulation spectra benefit the performance optimization for the Rayleigh scattering based optical fiber sensing system.     

利用激光边带注入法实现光脉冲的减速和存储

基于激光边带注入法在铷原子蒸气中实现了电磁诱导透明、光脉冲的减速和存储.为实现对铷原子的相干操控,将主激光器的输出锁定在铷87原子D1线F=1→F'=2的跃迁谱线上,经6.8 GHz电光调制器(EOM)调制后,负一阶频率边带与D1线F=2→F'=2跃迁频率共振.将负一阶频率边带注入锁定从激光器,主激光器和从激光器输出的两束激光和铷原子的两基态超精细能级达到双光子共振,实现相干操控铷原子.将主激光器和从激光器输出的两束激光作为探测光和耦合光输入到铷泡中,通过操控两光束的波形和开关观察到电磁诱导透明、光脉冲的减速和存储.     

Optical coherent broad-band transmission for long-haul anddistribution systems using subcarrier multiplexing

Signal multiplexing techniques for coherent optical transmission are compared, and appropriate application for a coherent subcarrier multiplexing (SCM) system is discussed. Optical frequency modulation (FM) using direct modulation of a distributed-feedback laser diode (DFB-LD) and a heterodyne detection is shown to be feasible. A transmission system using a local laser in the transmitter is unaffected by polarization and is cost effective. Phase noise can be suppressed by a phase-noise-canceling circuit (PNC) in a heterodyne receiver. This circuit can also effectively compensate for the frequency of instability of light sources. A theoretical simulation of a coherent SCM system showed that 100 channels of 30-MHz FM signal or 15 channels of 155-Mb/s signal can be distributed to 10000 subscribers using single-stage or double-stage optical amplifiers