對原子系統(tǒng)的單光子和雙光子電磁誘導透明譜的研究.pdf

1、電磁誘導透明(EIT)是光與物質相互作用中的一個非常有趣的物理現(xiàn)象。在一般情況下,光在與物質相互作用時將被吸收。該現(xiàn)象是指原子系統(tǒng)在較強耦合光的作用下,不吸收探測光的物理現(xiàn)象。而電磁誘導透明現(xiàn)象主要是由于在耦合光場作用下,原子系統(tǒng)產(chǎn)生的量子干涉性導致的。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),該物理過程中會伴有許多有趣的物理現(xiàn)象,譬如無粒子數(shù)反轉激光增益(Lasingwithoutinversion)、無吸收高折射率、低光子水平下的巨非線性光學、光速減慢等等。同時

2、,許多學者將EIT的概念進行推廣。將原來的三能級(包括人型、V型和Ξ型)原子系統(tǒng)推廣到四能級或更高能級系統(tǒng)。將原來的單重EIT(只在某一個頻率處附近發(fā)生的EIT)推廣到兩重或多重透明。同時,將單光子(針對一束探測光)的透明推廣到多光子透明(兩束或多束探測光的透明)。這些推廣在多通道光通信或量子通訊等方面有重要作用。本文研究采用相干外場(如微波場)對單光子和雙光子電磁誘導透明譜進行調制,可實現(xiàn)單光子和多光子的多重電磁誘導透明。透明譜中的透

3、明窗口寬度和發(fā)生透明的頻率等參數(shù)可通過調節(jié)相干外場的強度或失諧量等來進行人為調控。本論文結構安排如下:
　　 第一章介紹電磁誘導透明現(xiàn)象及其發(fā)展概況。接下來,第二章以二能級和三能級原子為例,利用半經(jīng)典理論描述光與物質的相互作用,進而介紹了電磁誘導透明物理現(xiàn)象。并采用相干路徑、綴飾基和密度矩陣理論給出物理解釋。在第三章,我們提出一個五能級原子模型。通過研究,我們發(fā)現(xiàn)兩個相干外場分別導致新的次級吸收峰,這些次級吸收峰將原來常見的單個

4、電磁誘導透明窗口分裂為三個。這兩個次級收峰的高度由相干外場的Rabi頻率決定,而其位置由相干外場的失諧量決定。這一特性將在光通信信道的調制中發(fā)揮巨大的應用。
　　 在第六章,我們提出更為復雜的六能級原子系統(tǒng)模型。該模型與第五章中模型類似,在第五章的探測躍遷基礎上再加一個抽運躍遷,從而討論了該模型的雙光子電磁誘導透明譜的調制。通過調節(jié)兩束相干外場的強度和失諧量來對雙光予透明譜進行調制,即相干外場的個數(shù)可產(chǎn)生相同數(shù)目的次級吸收峰,將