共振介質(zhì)中超短激光脈沖的傳播與存儲(chǔ).pdf

1、本論文是超短激光脈沖與共振介質(zhì)相干相互作用的基礎(chǔ)研究?；诔坦饷}沖與共振吸收二能級(jí)體系的瞬態(tài)相干過(guò)程，本論文工作的主要內(nèi)容包括：共振吸收介質(zhì)中超短激光脈沖的傳播特性、稠密原子體系局域場(chǎng)效應(yīng)對(duì)超短激光脈沖與共振體系相干相互作用的影響、超短激光脈沖在共振吸收體系的光存儲(chǔ)。
　　 首先推導(dǎo)了耦合Maxwell-Bloch方程，它描述了超短激光脈沖與共振吸收二能級(jí)體系的相互作用過(guò)程和原理。但Maxwell-Bloch方程并無(wú)普適條件下

2、的解釋解，因此本文通過(guò)研究和比較Euler算法、Heun算法和Runge-Kutta算法的精度和結(jié)構(gòu)，建立了一套能夠可靠而有效的求解Maxwell-Bloch方程的數(shù)值算法——“預(yù)報(bào)-校正四階Runge-Kutta法”。計(jì)算結(jié)果表明其具有很高的可靠性和收斂性。
　　 接下來(lái)，采用所建立的數(shù)值算法，研究了超短激光脈沖在共振吸收二能級(jí)體系中的傳播特性，并由此分析了描述光脈沖相干非線性傳播特性的脈沖面積的演化，以及脈沖形狀和傳播速度的

3、演化。結(jié)果表明，介質(zhì)非均勻展寬效應(yīng)的強(qiáng)弱和失諧對(duì)脈沖面積、形狀和傳播速度都有重要的影響。并討論了體系弛豫機(jī)制的衰減特性。
　　 其次，討論了稠密原子體系中局域場(chǎng)效應(yīng)對(duì)光與物質(zhì)瞬態(tài)相干作用的影響。從密度矩陣出發(fā)，考慮近偶極-偶極相互作用對(duì)極化強(qiáng)度的重整，推導(dǎo)了含局域場(chǎng)修正項(xiàng)的Bloch方程。通過(guò)數(shù)值計(jì)算研究了稠密體系中Bloch矢量在瞬態(tài)相干過(guò)程中的演化特性，并就偶極-偶極相互作用引起體系的變化，給出了兩種修正方案。進(jìn)一步討論了固

4、體材料中嵌入稠密二能級(jí)原子體系時(shí)，基底材料引起的局域場(chǎng)加強(qiáng)系數(shù)的作用。
　　 最后，在研究超短激光脈沖傳播特性和共振介質(zhì)特性的基礎(chǔ)上，對(duì)基于光子回波形式的光存儲(chǔ)進(jìn)行了定量研究。通過(guò)對(duì)薄樣品條件下二脈沖光子回波的計(jì)算，分析了介質(zhì)非均勻展寬特性對(duì)光子回波信號(hào)的影響，并計(jì)算得到光子回波隨弛豫時(shí)間呈指數(shù)形式衰減的特性。在引入介質(zhì)的傳播效應(yīng)后，分析了介質(zhì)厚度參量對(duì)光子回波的影響，發(fā)現(xiàn)光子回波信號(hào)最強(qiáng)有對(duì)應(yīng)最佳的介質(zhì)厚度。進(jìn)一步對(duì)受激光子回