開放的V型系統(tǒng)無反轉激光傳播效應及瞬態(tài)演化的相干控制研究.pdf

1、物質(zhì)的光學性質(zhì)及光學過程的相干控制研究,是目前國際上光學研究中重要而活躍的前沿領域之一.相干控制的研究不但具有重要的理論意義,而且在非線性光學、量子光學、光通訊和量子信息等領域都有重要的實際應用價值.原子系統(tǒng)中的量子相干和干涉可以導致許多重要的物理現(xiàn)象,其中無粒子數(shù)反轉激光(簡稱LWI)引起了人們極大的興趣和廣泛的關注.利用無反轉激光方法可以在應用傳統(tǒng)激光理論很難或不可能產(chǎn)生激光的高頻區(qū)產(chǎn)生激光.因此,對無粒子數(shù)反轉激光的研究不僅具有重

2、要的理論價值,而且具有廣闊的應用前景.
　　本論文在前人研究工作的基礎上,對開放的V型三能級原子系統(tǒng)無反轉激光傳播效應及瞬態(tài)演化的相干控制進行了理論研究。全文內(nèi)容共分為四章:
　　第一章綜述.介紹了無粒子數(shù)反轉激光及光學性質(zhì)相干控制的研究背景、意義,闡述了無粒子數(shù)反轉激光產(chǎn)生的物理機制和這一課題當前研究的現(xiàn)狀.
　　第二章研究了在開放的V型三能級原子系統(tǒng)中,存在和不存在Doppler效應兩種情況下,自發(fā)輻射誘導相干(S

3、GC)、粒子注入速率比和退出速率的改變對無反轉激光(LWI)傳播效應的影響,并與封閉的V型三能級原子系統(tǒng)進行了比較.研究表明:SGC強度越大,LWI增益和強度越大;當時,可得到最大的LWI增益和強度;有SGC時可獲得比無SGC時大得多的LWI增益和強度;在0r和S的一定數(shù)值范圍內(nèi),LWI增益和強度隨0r和S取值的增大而增大;選擇適當?shù)?r和S的數(shù)值大小,在開放系統(tǒng)中可獲得遠高于相應封閉系統(tǒng)的LWI增益和強度;有Doppler效應時,存在

4、LWI增益的傳播距離明顯大于無Doppler效應時的值,LWI增益最大值小于無Doppler效應時的值,但LWI強度最大值大于無Doppler效應時的值.
　　在第二章的基礎上,第三章主要研究了在具有自發(fā)輻射誘導相干的開放的V型三能級原子系統(tǒng)中,存在和不存在Doppler效應兩種情況下,探測場和驅(qū)動場間的相對位相對傳播效應的控制作用.研究結果表明:相對位相對傳播效應有顯著的周期性影響,周期為2;通過選擇的取值可以獲得更大的LWI增

5、益和更長的存在增益的傳播距離,從而獲得更高的LWI強度.原子的注入速率比(S)和退出速率(0r)的改變將對位相相關的LWI增益和強度的空間演化產(chǎn)生明顯的調(diào)制作用.在S(0r)的一定取值范圍內(nèi),S(0r)的值越大,LWI增益和強度越大且強度達到極大值需要的傳播距離越長;相應封閉系統(tǒng)中LWI增益和強度的最大值及能產(chǎn)生增益的傳播距離都小于開放系統(tǒng).Doppler效應對位相相關的LWI增益和強度的空間演化也具有明顯的影響,存在Doppler效應

6、時得到的LWI增益和強度明顯小于無Doppler效應時的值.
　　第四章從開放的V型三能級原子系統(tǒng)密度矩陣運動方程出發(fā),利用數(shù)值計算結果,從存在非相干泵浦和無非相干泵浦兩個方面,分析了相對位相對LWI增益瞬態(tài)演化的控制作用,及粒子注入速率比和退出速率對位相相關的瞬態(tài)演化的調(diào)制作用.結果表明:無論是否存在非相干泵浦,相對位相的變化對系統(tǒng)增益(吸收)隨時間的瞬態(tài)演化都有著顯著的影響.存在與不存在非相干泵浦時的增益瞬態(tài)演化曲線是類似的;