RY型四能级原子系统中增强的交叉Kerr非线性

在理论上研究了RY型四能级原子系统中的交叉Kerr非线性效应。采用微扰理论和密度矩阵方法导出三阶极化率实部随外加的相干耦合场强度和原子两基态间的无辐射衰减系数之间的关系。结果表明,在双光子Raman共振处,通过减小原子两基态间的无辐射衰减系数和提高外加的相干耦合场的强度,可以获得无吸收增强的交叉Kerr非线性效应。该研究结果在全光学开关上有着重要的应用潜力.     

电磁感应负折射率介质的色散性质研究

正左手材料的特殊性质和用途使其一直受到广泛的关注、左手材料的相对电容率εr和相对磁导率μr均为负值,因而具有负的折射率。获得负折射率有多种方法,其中一种方法就是利用原子相干来获得负折射率。但这需要很大的原子密度,因此会带来很大的吸收、电磁感应光透明(EIT)技术的引入使得原子系综的吸收大大降低。折射率n是相对电容率εr和相对磁导率μr两个量相乘的结果,改变其中的任意一个量折射率n也会随之改变,EIT技术的引入使得相对电容率εr可以被改变并使其具有一个很小的虚部,因此折射率n的虚部也会因为EIT的作用而变小。提出的四能级模型中,除了加入一个产生EIT的相干场以外,还加入了一个非相干泵浦场,泵浦场和强相干耦合场都可以对相对磁导率μr的进行调控,使得折射率n的虚部变得更小甚至变成负的。在合适的参数下两个场的共同作用可以使探测光对应的磁偶极跃迁的两个能级实现粒子数反转,从而使相对磁导率μr的虚部变成一个负值、泵浦场的加入并没有破坏EIT结构,因此相对电容率εr依然具有一个很小的虚部。当该磁偶极跃迁能级实现粒子数反转时,相对磁导率μr的虚部变成一个负值,最终可以导致折射率n的虚部也变成一个负值。因此通过对参数的调节,使折射率n的虚部发生变化,因此在原子密度较大的情况下,通过对相对磁导率μr的调节可以在EIT的基础之上对折射率进行再一次的调节。原子介质在泵浦场和拉曼跃迁的共同作用下,可以实现正常色散和反常色散之间的转变,从而实现从慢光到快光的转变,该种结构中起主导作用的是相对电容率εr。而在此模型中泵浦场和耦合场对磁偶极跃迁的调节是比较大的,因此相对磁导率μr会有较大的变化,相对磁导率●的变化最终将引起折射率n的变化。因此可以通过对泵浦场或者耦合场的调节使得相对磁导率μr发生改变继而引起折射率n的变化、通过改变耦合场的大小,使得折射率n在近共振区域实现正常色散和反常色散之间的变化。当耦合场比较小时,对应着反常色散,可以获得快光。而当耦合场比较大时,对应着正常色散,可以获得慢光。因此可以通过对耦合场的调节来实现在左手材料中快光和慢光之间的转换、     

原子运动和场模结构对光场相位性质的影响

研究了级联三能级原子与单模相干光场相互作用系统中场相位的动力学特性,讨论了原子运动和场模结构以及原子-光场耦合强度对光场相位概率分布和相位扩散的影响.研究结果表明:场相位的动力学特性不仅决定于原子-光场的耦合强度,而且通过时间因子决定于原子的运动速度与场模结构参量.     

与双模SU(2)相干场相互作用的Λ型三能级原子系统中光场的位相特性和原子的相干捕获

本文研究了与双模ＳＵ（２）相干场相互作用的Λ型三能级原子系统中光场位相的动态特性，证明了光场每个模的位相及两个模的位相和均保持随机分布，给出了光场两个模位相差的平均值及方差表达式，探讨了系统初态及原子－光场耦合强度对光场两个模位相差涨落的影响，并揭示了在适当的条件下，系统呈现原子的相干捕获现象．     

开放V型系统中自发辐射诱导相干的影响

利用开放的V型三能级原子系统密度矩阵运动方程的数值解,从不同角度研究了原子自发辐射诱导相干(SGC)对系统吸收和色散的影响。研究发现,这种相干性可导致无粒子数反转激光(LWI)、电磁感应透明(EIT)和无吸收高色散。研究还表明,这种相干性越强,获得最大无反转增益所需的驱动场Rabi频率的值越大而所需的非相干泵浦速率R的值越小;随着原子退出速率的增大,无反转增益逐渐减小并最终转变为吸收,而且增益减小的速度随这种相干性的增强而加快。     

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。     

铯原子气室中简并二能级系统的电磁诱导吸收

对于铯原子6^2S1/2(F=4)-6^2P3/2(F’=5)简并二能级系统，在一束较强的耦合光作用下，借助于弱探测光的吸收光谱观察到了电磁诱导吸收现象(EIA)；同时在F=4-F’=3及F=4-F’=4跃迁频率附近观测到了Ⅴ型三能级结构中的电磁诱导透明(EIT)。实验中还研究了耦合光场的强度和失谐对电磁诱导吸收的影响。对该系统中Zeeman子能级间的光抽运作用以及多个简并的二能级系统间相干作用的分析表明：由于光抽运作用的强度影响，Zeeman子能级上的布居数以及参与耦合的二能级的原子数，Zeeman子能级间的相干时间发生了变化，从而影响了电磁诱导吸收的增强峰的线宽以及吸收的强度。     

耦合二能级原子与二项式光场相互作用

研究了一个耦合二能级原子与二项式光场相互作用系统中原子布居的时间演化及二项式光场处于不同状态时场参数对原子布居的影响.研究结果表明,当二项式光场处于不同状态时原子与场耦合强度和原子与原子偶极耦合强度对原子布居的时间演化特性的影响是不同的.     

依赖强度耦合的简并量子拍三能级原子的偶极压缩效应

原子偶极压缩是原子与光场相互作用的一种重要现象,但迄今很少见到依赖强度耦合的三能级原子偶极压缩效应的讨论.采用全量子论方法研究了与单模相干光场相互作用的依赖强度耦合的简并量子拍三能级原子的偶极压缩时间演化特性,讨论了原子下能级裂距、光场强度及初原子态相干性对原子偶极压缩的影响.结果表明,当原子两下能级简并时,原子偶极参量随时间周期性演化,原子两下能级裂距破坏这种周期性并降低压缩量.原子偶极压缩量与初始相干光场强度之间关系不是单调的.原子相干性对原子偶极压缩效应有重要影响.     

类Kerr介质对光场量子相干特性的影响

本文研究了高Q腔中类Kerr介质和二能级原平同时与单模相干光场耦合作用时，类Kerr介质对光场量子相干特性的影响。结果表明：场态的演化依赖于类Kerr介质与光场的耦合强度，在一定时间场态演化呈现准可逆性。耦合强度愈大，相干态周期性再现愈显著。     

Spectral line narrowing effect induced by atomic coherence in a three-level A system

We present the spectral line narrowing effect in a Λ three-level atomic system where one transition is coupled by a coupling laser and the narrow feature is observed by probing the other transition with a weak laser. As coupling laser detuning increases the electromagnetically induced transparency resonance is observed to evolve into electromagnetically induced absorption resonance with sub-natural linewidth. The linewidth of the narrow spectral feature is studied as a function of coupling laser detuning and the atomic system parameters. The result is explained using density matrix density equation in the dressed-atom picture.     

Spectral line narrowing effect induced by atomic coherence in a three-level Λ system

We present the spectral line narrowing effect in a Λ three-level atomic system where one transition is coupled by a coupling laser and the narrow feature is observed by probing the other transition with a weak laser. As coupling laser detuning increases the electromagnetically induced transparency resonance is observed to evolve into electromagnetically induced absorption resonance with sub-natural linewidth. The linewidth of the narrow spectral feature is studied as a function of coupling laser detuning and the atomic system parameters. The result is explained using density matrix density equation in the dressed-atom picture.     

双光场作用下里德堡原子的粒子数布居

基于光和物质相互作用的密度矩阵方程理论,模拟研究了双光场作用下阶梯形三能级 里德堡原子系统的粒子数布居和吸收特性。发现里德堡能级粒子数布居随探测场失谐量的变 化与探测吸收一致。当探测场强度小于耦合场强度时,与耦合吸收关联的两能级粒子数布居 随探测场强度增加而减小,而与探测吸收关联的里德堡能级粒子数布居增大。探测场、耦合 场强度相等时,与探测吸收关联的上下能级粒子数布居相等。之后,继续增大探测场强度, 会出现上下能级的粒子数反转,把该现象归因于探测场引起的功率展宽,使受激粒子寿命缩 短,中间激发能级的粒子部分吸收探测光子跃迁到里德堡能级,部分快速弛豫到基态能级。 所以,对该原子系统,适当选取耦合、探测场强度,可实现受激辐射的放大。     

任意槽形矩形慢波结构高频特性分析

矩形慢波结构及其变态具有易于微加工、横向尺寸大、散热好等优点,是一种有潜力工作于毫米波段或亚毫米波段的高频系统.文中利用场匹配的方法推导出了任意槽形状开放式矩形波导慢波结构的统一色散方程,并利用数值计算方法分析了几种特殊槽形状加载慢波结构的色散特性及耦合阻抗,得到三角形结构色散和耦合阻抗均最弱,而倒梯形结构色散最强,耦合阻抗最大.     

基于铷原子D1线塞曼能级间跃迁的光脉冲减速

基于铷原子D1线塞曼子能级间跃迁,可以观察到光脉冲减速现象。在实验中,当一束弱的右旋圆偏振探测光和一束强的左旋圆偏振耦合光同时耦合87Rb原子D1线F=2→F’=1塞曼子能级间跃迁时,就能在原子介质中获得高色散低吸收的电磁诱导透明现象,观察到光脉冲减速效应。耦合光越弱,光脉冲减速越大;光脉冲宽度越小,光脉冲延迟时间与脉冲宽度的比值越大。     

亚波长金属光栅的共振吸收谱及其近场特性

通过对亚波长金属光栅的可见光波段的光谱特性及其近场强度分布进行研究,采用Comsol软件仿真了结构参数变化对光谱和强度分布的影响。研究结果表明,亚波长金属光栅具有共振吸收谱,在吸收率峰值处,表现出亚波长金属结构表面等离激元的驻波模式,并在适当的参数下,得到了一种暗中空光场模式,利用该暗中空光场模式可以实现基于亚波长光栅的原子囚禁与导引。研究结果为亚波长光栅的理论研究以及亚波长光栅器件研究的实用化提供了参考。     

含有部分填充等离子体柱的螺旋线混合模的理论分析

导出了含有部分填充等离子体柱的螺旋线中混合模的色散方程,计算出混合模的色散曲线并由此探讨了混合模的形成条件。研究了约束磁场对轴向电场的径向分布的影响。在低约束磁场下轴向电场的径向分布显示场与电子束的耦合显著增强,无聚焦磁场时存在着沿等离子体柱面传播的 TG模。