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)是利用相干光場將原子中不同的能級耦合起來，進而改變光與物質(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、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)，實驗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系統(tǒng)中，利用駐波耦合場的相干反射作用，研究了反射信號光和透射探針光的色散特性；通過調(diào)節(jié)駐波耦合場的強度，同時操控入射探針脈沖和反射信號脈沖的群速度。實驗

3、中當(dāng)后向耦合場的功率從零逐漸增加到與前向耦合場功率相等的過程中，透射探針脈沖光逐漸由減光速即慢光傳輸轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸馑偌纯旃鈧鬏敚环瓷涞男盘柮}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，實現(xiàn)了透射脈沖和反射脈沖的同時超光速傳輸。采用極化率的吸收和色散理論，數(shù)值模擬了實驗結(jié)果。
　　第三章實驗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，選擇合適能級結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了對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探針和共軛脈沖光增益和群速度延遲時間的影響，實驗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。實驗中還采用不同半高全寬的入射脈沖，分析了脈沖寬度對群速度延遲特性的影響。
　　第四章實驗觀察了

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。然后改進實驗方案，使得四個四波混頻非線性過程同時存在，通過入射一束探針脈沖光，在探針脈沖慢光傳輸?shù)耐瑫r，產(chǎn)生三束新的慢光脈沖，從而在單一原子系統(tǒng)中，同時觀測到了四束脈沖光呈現(xiàn)慢光傳輸；其中，后向脈沖的延遲時間大于前向脈沖的延遲時間。多脈沖光束的群速度操控對多通道的信息處理有重要的應(yīng)用價值。
　　

6、其中創(chuàng)新性的工作如下：
　?、?在銫原子簡并二能級系統(tǒng)中，借助駐波耦合場的相干反射作用，實驗上實現(xiàn)對入射探針脈沖和反射信號脈沖光群速度的同時操控，在完全駐波時，實現(xiàn)了兩束脈沖光同時快光傳輸。理論上，利用極化率的色散特性解釋了實驗結(jié)果。
　?、?基于雙?四波混頻效應(yīng)，實驗上分別在共振和遠(yuǎn)失諧的能級結(jié)構(gòu)下實現(xiàn)了對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。
　?、?在特定實驗方案下，保證多個四波混頻過程同時共存，從