Λ型三能級系統(tǒng)無反轉(zhuǎn)激光相干控制的理論研究.pdf

1、物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)和光學(xué)過程的相干控制的研究是當(dāng)前國際上光學(xué)研究中重要而活躍的前沿領(lǐng)域之一。相干控制的研究不僅有重要的理論意義，而且在量子光學(xué)、非線性光學(xué)、量子信息和光通訊等領(lǐng)域內(nèi)都有重要的應(yīng)用價(jià)值。原子相干現(xiàn)象和量子干涉效應(yīng)在很多方面都具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，而在眾多的原子相干和量子干涉現(xiàn)象中，無粒子數(shù)反轉(zhuǎn)激光(Lasing Without Inversion簡稱LWI)引起了人們更大的興趣和特別的重視。作為一種產(chǎn)生激光的新型機(jī)制，應(yīng)用無粒子

2、數(shù)反轉(zhuǎn)激光可以在應(yīng)用傳統(tǒng)激光理論和方法很難甚至不可能產(chǎn)生激光的高頻光譜區(qū)(X-射線甚至γ-射線區(qū))產(chǎn)生激光，因此無粒子數(shù)反轉(zhuǎn)激光的研究不僅具有重要的理論價(jià)值而且具有廣闊的應(yīng)用前景。 本論文在前人研究工作的基礎(chǔ)上，對人型三能級系統(tǒng)無反轉(zhuǎn)激光相干控制的理論進(jìn)行了研究，全文內(nèi)容共分四章： 第一章綜述，闡述了光學(xué)性質(zhì)相干控制和無粒子數(shù)反轉(zhuǎn)激光的研究意義、無粒子數(shù)反轉(zhuǎn)激光產(chǎn)生的物理機(jī)制，并介紹了當(dāng)前這一重要課題的研究現(xiàn)狀。

3、 第二章存在和不存在Doppler效應(yīng)兩種情況下，對封閉的人型三能級無反轉(zhuǎn)激光系統(tǒng)受光場傳播的影響以及自發(fā)輻射誘導(dǎo)相干對這個影響顯著調(diào)制的研究。不考慮Doppler效應(yīng)時，討論了不同θ值下，探測場激光增益Imp31、驅(qū)動場Rabi頻率Ωc和探測場Rabi頻率Ωp、粒子數(shù)差p33-p11分別隨傳播距離的變化關(guān)系，并討論了特定傳播距離處(z=10cm)探測場激光增益隨激光介質(zhì)入口處驅(qū)動場Rabi頻率的變化關(guān)系；考慮Doppler效應(yīng)情況下，

4、在驅(qū)動場、探測場和原子運(yùn)動均同向肘討論了不同θ值探測場激光增益Imp31、驅(qū)動場Rabi頻率Ωc和探測場Rabi頻率Ωp、粒子數(shù)差p33-p11分別隨傳播距離的變化關(guān)系，特定傳播距離處(z=10cm)探測場激光增益分別隨介質(zhì)入口處驅(qū)動場Rabi頻率和Doppler展寬的變化關(guān)系。研究表明，存在Doppler效應(yīng)與否，皆有LWI增益隨著傳播距離的增加先增大后減小，探測場Rabi頻率隨著傳播距離的增加而增大，驅(qū)動場的Rabi頻率隨傳播距離的

5、增加而減?。惶囟▊鞑ゾ嚯x處，LWI增益隨介質(zhì)入口處驅(qū)動場Rabi頻率的增加先增大后減小。存在Doppler效應(yīng)時，LWI增益隨Doppler展寬值的增加單調(diào)減小。 第三章在第二章的基礎(chǔ)上，研究了具有自發(fā)輻射誘導(dǎo)相干的封閉的人型三能級系統(tǒng)中，探測場和驅(qū)動場之間的相對位相(φ)對探測增益驅(qū)動場Rabi頻率和探測場Rabi頻率、粒子數(shù)差分別隨傳播距離變化的控制作用。研究表明，當(dāng)φ=O(即僅考慮SGC效應(yīng))時可獲得LWI增益，但增益較小

6、：當(dāng)φ=π/4和φ=π/2時I．WI增益較大。另外還研究了特定傳播距離處，對應(yīng)不同的φ值，LWI增益與介質(zhì)入口處的驅(qū)動場Rabi頻率和Doppler展寬的關(guān)系。 第四章利用數(shù)值計(jì)算結(jié)果研究了存在自發(fā)輻射誘導(dǎo)相干開放的人型無反轉(zhuǎn)激光系統(tǒng)相對位相φ的變化對原子響應(yīng)的瞬態(tài)演化規(guī)律的影響。我們發(fā)現(xiàn)：不存在非相干泵浦的情況下，對一定的相對位相值瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)將呈現(xiàn)對探測場的電磁感應(yīng)透明(EIT)，特別是原子注入速率比和原子退出速率的變化都將對