基于原子相干的多脈沖光束群速度操控.pdf

1、原子相干效應(yīng)是利用相干光場(chǎng)將原子中不同的能級(jí)耦合起來，進(jìn)而改變光與物質(zhì)相互作用的規(guī)律，從而使得光在吸收、色散和折射率等特性上表現(xiàn)出新的物理現(xiàn)象。而脈沖光群速度的相干操控在光信息存儲(chǔ)、全光延遲線、激光雷達(dá)和高靈敏干涉儀領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用前景。因此，本文重要圍繞電磁誘導(dǎo)透明、電磁誘導(dǎo)吸收和四波混頻等原子相干效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)研究了基于上述原子相干效應(yīng)的多脈沖光束群速度的相干操控。主要內(nèi)容包括以下四部分：
　　第一章綜述了常用的脈沖光束群速度

2、操控技術(shù)。如電磁誘導(dǎo)透明、電磁誘導(dǎo)吸收、相干布局振蕩、四波混頻、受激布里淵散射、受激拉曼散射和光子晶體中結(jié)構(gòu)色散等導(dǎo)致的脈沖光群速度變化的研究進(jìn)展；簡單介紹了基于慢光技術(shù)和快光技術(shù)的一些應(yīng)用。
　　第二章研究了簡并二能級(jí)系統(tǒng)中透射和反射快光的產(chǎn)生及其群速度操控。在銫原子的簡并二能級(jí)系統(tǒng)中，利用駐波耦合場(chǎng)的相干反射作用，研究了反射信號(hào)光和透射探針光的色散特性；通過調(diào)節(jié)駐波耦合場(chǎng)的強(qiáng)度，同時(shí)操控入射探針脈沖和反射信號(hào)脈沖的群速度。實(shí)驗(yàn)

3、中當(dāng)后向耦合場(chǎng)的功率從零逐漸增加到與前向耦合場(chǎng)功率相等的過程中，透射探針脈沖光逐漸由減光速即慢光傳輸轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸馑偌纯旃鈧鬏?；反射的信?hào)脈沖光由于共振吸收的存在一直處于快光傳輸狀態(tài)。在完全駐波處，實(shí)現(xiàn)了透射脈沖和反射脈沖的同時(shí)超光速傳輸。采用極化率的吸收和色散理論，數(shù)值模擬了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　第三章實(shí)驗(yàn)研究了基于四波混頻的雙脈沖光束的增益慢光傳輸特性。首先在共振四波混頻情況下，選擇合適能級(jí)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)入射探針光的放大并產(chǎn)生一束新的共

4、軛光；在脈沖模式下，研究了探針脈沖和共軛脈沖光的同時(shí)增益慢光傳輸特性。隨后在遠(yuǎn)失諧四波混頻情況下，選擇合適能級(jí)結(jié)構(gòu)，研究了單光子拉曼失諧、系統(tǒng)溫度和泵浦光功率等參數(shù)對(duì)入射探針和產(chǎn)生共軛光增益的影響；并在脈沖模式下研究了雙光子失諧對(duì)探針和共軛脈沖光增益和群速度延遲時(shí)間的影響，實(shí)驗(yàn)中獲得最大探針和共軛脈沖光的延遲比分別為2.07和1.83。實(shí)驗(yàn)中還采用不同半高全寬的入射脈沖，分析了脈沖寬度對(duì)群速度延遲特性的影響。
　　第四章實(shí)驗(yàn)觀察了

5、基于四波混頻的四束脈沖光的增益慢光現(xiàn)象。在雙?四波混頻結(jié)構(gòu)下，首先在產(chǎn)生最大前向增益的失諧處，研究了前向探針和共軛脈沖光束的增益慢光特性。然后改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，使得四個(gè)四波混頻非線性過程同時(shí)存在，通過入射一束探針脈沖光，在探針脈沖慢光傳輸?shù)耐瑫r(shí)，產(chǎn)生三束新的慢光脈沖，從而在單一原子系統(tǒng)中，同時(shí)觀測(cè)到了四束脈沖光呈現(xiàn)慢光傳輸；其中，后向脈沖的延遲時(shí)間大于前向脈沖的延遲時(shí)間。多脈沖光束的群速度操控對(duì)多通道的信息處理有重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　

6、其中創(chuàng)新性的工作如下：
　?、?在銫原子簡并二能級(jí)系統(tǒng)中，借助駐波耦合場(chǎng)的相干反射作用，實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)對(duì)入射探針脈沖和反射信號(hào)脈沖光群速度的同時(shí)操控，在完全駐波時(shí)，實(shí)現(xiàn)了兩束脈沖光同時(shí)快光傳輸。理論上，利用極化率的色散特性解釋了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　?、?基于雙?四波混頻效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)上分別在共振和遠(yuǎn)失諧的能級(jí)結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)了對(duì)入射探針脈沖和新產(chǎn)生的共軛脈沖光束群速度的連續(xù)操控。
　　Ⅲ.在特定實(shí)驗(yàn)方案下，保證多個(gè)四波混頻過程同時(shí)共存，從