自发辐射诱导相干对光场传播的调制作用

利用封闭Λ型三能级无粒子数反转激光(LWI)系统密度矩阵运动方程的数值解,研究了存在Doppler展宽的情况下光场的传播对LWI增益、探测场和驱动场Rabi频率产生的影响以及有自发辐射诱导相干(SGC)对这个影响的调制作用.研究表明,随着传播距离的增加,LWI增益先增大后减小,探测场(驱动场)Rabi频率单调增大(减小);在一特定传播距离处,LWI增益随介质入口处驱动场Rabi频率的增加先增大后减小,随Doppler展宽值的增加单调减小;而SGC对光场传播的影响有显著的调制作用,有SGC时可获得比无SGC时大得多的LWI增益.     

Doppler展宽的开放准A型四能级系统中的SGC效应

从不同方面研究了Doppler展宽的开放的准∧型四能级原子系统中自发辐射诱导相干(SGC)对无反转激光(LWI)增益的影响.研究结果表明,当SGC强度一定时,LWI增益总是随Doppler展宽宽度的增加而变小;不管Doppler展宽是否明显,通过选取适当的SGC强度,总可以获得比不存在SGC时大的LWI增益,而且Doppler展宽宽度越小,这一差别越明显;粒子注入速率及退出速率也会对与SGC相关的LWI增益产生明显的影响;开放系统可得到远大于相应封闭系统的LWI增益.     

准∧型四能级系统中Doppler展宽和相对相位对瞬态演化的影响

研究了具有真空诱导相干的准∧型四能级原子系统中Doppler展宽以及探测场和驱动场之间的相对相位对瞬态演化的影响。研究结果表明:相对相位对无反转增益(GWI)的瞬态演化规律有明显的影响,对泵浦场和驱动场增益(吸收)的瞬态演化规律只有很小的影响;Doppler展宽宽度D值的改变也对相位相关的GWI的瞬态演化有显著的调制作用;在取固定值的情况下,D值越大,增益达到稳定值所需的演化时间越长;D值不同时,达到增益极大值的演化时间也不同;最大瞬态增益和最大稳定增益并不对应相同的D值;选取适当的和D值,存在Doppler展宽时可以得到比无Doppler展宽时更大的增益;当存在Doppler展宽时,光场的传播方向对相位相关的GWI瞬态演化也有显著的影响,探测场与驱动场传播方向相同时比传播方向相反时可以获得更大的GWI。     

开放的梯型系统中相位涨落的影响

给出了有驱动场位相涨落的开放的梯型无粒子数反转激光（LWI）系统增益、色散和布居数差的定态解析解，进而用得到的数值计算结果分析了驱动场位相涨落对增益、色散和布居数差的影响。研究结果表明，驱动场位相涨落将导致有限线宽；随着线宽的增加，系统增益单调地减小，但系统色散的变化并不是单调的，当线宽取某个值时，色散有极大值；线宽的变化不能导致无反转激光向反转激光的转变。     

Doppler展宽的四能级系统无反转激光的传播效应

在考虑Doppler效应下,通过理论分析和数值模拟研究了传播效应对开放四能级系统中的无反转激光特性的影响.研究发现:探测场和驱动场同向传输对系统获得无反转激光更为有利,要想提高探测激光的增益不仅要选取合适的入口处驱动场Rabi频率值,而且选取适当的驱动场和探测场初始失谐值对于提高激光增益也极为关键;随传播距离的增大,探测场上下能级粒子数一直满足无反转,而探测场上能级和驱动场上能级间的粒子数随传播距离的增大发生了Raman反转.     

失谐对开放的无反转激光系统时间演化的影响

研究了探测场或驱动场失谐情况下开放的∧型无粒子数反转激光系统中原子响应的时间演化规律,并与探测场与驱动场都共振时的演化规律进行了比较。我们发现失谐对时间演化规律有显著的影响;当驱动场或探测场失谐时,原子对探测场和驱动扬色散的响应不再为零,双光子相干不再是纯实量;探测场失谐的变化将使粒子布居和驱动场增益（吸收）的时间演化规律明显改变;随着失谐的增大,探测场增益（吸收）、色散和双光子相干随时间的演经行为逐渐偏离标准阻尼振子的演化规律; 驱动场色散驱动场失谐量的增加而振荡时间变长,振和稳定值变大。     

开放的V型三能级系统中SGC对传播效应的影响

利用密度矩阵运动方程和光场传播方程的数值计算结果,研究在Doppler展宽的开放的V型三能级无反转激光（LWI）系统中自发辐射诱导相干（SGC）对传播效应的影响及原子退出速率（r0）和注入速率比（s）对SGC相关的传播效应的调制作用,以寻找获得更大LWI增益和探测场强度的途径。研究结果表明,随着传播距离的增加,IWI增...     

失谐对开放的Λ型系统无粒子数反转激光增益的影响

本文使用开放型三能级无粒子数反转激光模型,从原子密度算符运动方程出发,讨论了定态情况下驱动场和探测场失谐对激光增益和折射率的影响.理论分析表明:若驱动场Rabi频率较小,只有探测场共振时才能得到最大的增益;调整探测场的失谐可以获得无吸收高折射率;驱动场Rabi频率较大而达到某一阈值后,调整探测场的失谐将出现特别增益区.驱动场失谐的变化对折射率产生的影响比对增益更为显著.以上结论与封闭型三能级无粒子数反转激光系统中的结论有很大的不同,尤其后者不存在特别增益区.     

开放的ladder型三能级无粒子数反转激光系统

提出了具有非相干抽运的开放的ladder型无粒子数反转激光 (LWI)系统模型 ,给出了定态线性解析解 ,研究了探测场和驱动场失谐的变化对无粒子数反转激光增益、色散和粒子数差的影响。结果发现 ,开放的ladder型系统的无粒子数反转激光增益远大于相应的封闭系统 ;其增益、色散和粒子数差的变化规律与开放的Λ型及简单三能级无粒子数反转激光系统有很大不同。     

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.     

Influence of relative phase on propagation effect in open V-type three-level system

In this paper we study the influence of the relative phase between the probe and driving fields on propagation effect in an open Doppler broadening V-type three-level atomic system with spontaneously generated coherence(SGC) by using the calculation result of the density matrix motion equations and the propagation equations of the driving and probe fields.It is shown that the relative phase(Φ) has remarkable periodical influence on the propagation effect,and the period is 2π.By selecting appropriate value of Φ,we can get larger lasing without in version(LWI) gain and longer propagation distance in which gain exists,and hence obtain higher probe field(i.e.LWI) intensity.When Φ=π/2,the largest LWI gain and probe field intensity can be got.In addition,the atomic exit rate(γ0) and ratio(S) of the atomic injection rates also have a considerable modulation role on the phase-dependent propagation effect.In certain value range of γ0(S),LWI gain and probe field intensity increase with γ0(S) increasing.In the open system,LWI gain and probe field intensity much larger than those in the corresponding closed system can be obtained.     

Effect of exit and injection rates on phase-dependent transient evolution of gain without inversion

It is shown that in an open Λ-type system with spontaneously generated coherence, the transient evolution rule of the gain of lasing without inversion (LWI) is very sensitive to variation of the relative phase φ between the probe and driving fields; the variety of the atomic exit rateγ_0 and the ratio C of the atomic injection rates also have a considerable effect on the phase-dependent transient evolution rule of LWI gain. We find that whenφ=0, the transient and stationary LWI gain increases with C increasing but decreases with γ_0 increasing; whenφ≠0 , the effect of C andγ_0 on LWI gain is just opposite to that when φ=0 ; in order to get the largest transient and stationary LWI gain, we need selecting suitable values of φ,γ_0 and C.     

Effect of SGC on transient evolution of GWI in a Doppler broadened quasi Λ-type four-level system

In this paper,we study the effect of spontaneously generated coherence(SGC) on transient evolution of gain without inversion(GWI) in a Doppler broadened quasi Λ-type four-level atomic system.It is shown that transient evolution of GWI is very sensitive to the variation of SGC strength,and the transient maximum value and steady value of GWI both increase with SGC strength increasing.The transient and steady values of GWI with SGC are much larger than those without SGC.When Doppler broadening is present,the transient maximum value and steady value of GWI first increase and then decrease with Doppler broadening width(D) increasing,and the value of D which corresponds to the maximum transient GWI is different from that corresponding to the maximum steady GWI.The time needed for reaching the steady GWI increases with D increasing.The steady GWI,which is larger than that without Doppler broadening(D = 0),can be obtained by choosing appropriate D and SGC strength.     

开放的四能级双驱动场无反转激光系统研究

提出了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,在共振条件下,讨论无反转激光产生的物理机制,求得定态共振线性解析解,利用数值计算结果分析了能级间的自发衰减速率、非相干泵浦速率、粒子注入速率和粒子退出速率对系统无反转激光增益和粒子数差的影响,讨论了线性和非线性增益和粒子数差的差别.结果表明:适当的自发衰减速率、调节非相干泵浦速率、粒子注入速率和粒子退出速率可获得无粒子数反转激光;线性和非线性的增益和粒子数差随驱动场Rabi频率的变化趋势一样,增益的线性稳定值大于非线性稳定值.     

失谐对开放的∧型系统无粒子数反转激光增益的影响

本文使用开放型三能级无粒子数反转激光模型,从原子密度算符运动方程出发,讨论了定态情况下驱动场和探测场失谐对激光增益和折射率的影响。理论分析表明：若驱动场Ｒａｂｉ频率较小,只有探测场共振时才能得到最大的增益;调整探测场的失谐可以获得无吸收高折射率;驱动场Ｒａｂｉ频率较大而达到某一阈值后,调整探测场的失谐将出现特别增益区。驱动场失谐的变化对折射率产生的影响比对增益更为显著。以上结论与封闭型三能级无粒子     

Enhancement of lasing without inversion induced by spontaneously generated coherence in an open ladder-type system

Recently,investigation of effects of spontaneouslygenerated coherence (SGC,also known as vacuum-in-duced coherence) on gain (absorption) ,dispersion,pop-ulations and etc .has attracted much attention[1-9].How-ever ,most of these studies are carried out in…