相干原子介質(zhì)中一些非線性現(xiàn)象研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、激光器發(fā)明以來,非線性光學(xué)的研究引起人們極大的關(guān)注。眾所周知,當(dāng)光場與介質(zhì)之間共振相互作用時,也就是入射光的頻率等于介質(zhì)的固有頻率,即使較弱的入射光也能產(chǎn)生很強的非線性效應(yīng),但由于介質(zhì)對入射光場較強的吸收,人們只能利用強激光與介質(zhì)的非共振相互作用來獲得較強的非線性效應(yīng)。直到相干共振原子介質(zhì)中電磁感應(yīng)透明(Electromagnetically Induced Transparency-EIT)與主動拉曼增益(Active Raman G

2、ain-ARG)現(xiàn)象的提出,才扭轉(zhuǎn)了這種局勢。EIT不僅可使主動介質(zhì)中非線性極化率的共振增強,而且還可以減少介質(zhì)對光的吸收,實現(xiàn)超慢光傳播;ARG在使非線性極化率共振增強的同時,介質(zhì)不僅不會對光有任何吸收,而且還會有部分增益,同時還可實現(xiàn)超光速傳播。這些相干共振原子系統(tǒng)的新奇特性吸引了大家的關(guān)注。
  雖然這幾年對該系統(tǒng)已有一些研究,主要集中在線性現(xiàn)象、非線性傳播特性等方面,但利用該系統(tǒng)的特性設(shè)計一些有深刻物理意義的模型或具有潛在

3、應(yīng)用價值的體系仍在起步階段,有關(guān)的理論問題還需要進(jìn)一步的探索和完善。
  本文利用近年我們小組發(fā)展的共振非線性光學(xué)多重尺度方法和數(shù)值模擬手段,對相干原子介質(zhì)中的光學(xué)特性進(jìn)行了深入研究。首先研究了N-型ARG原子介質(zhì)中的光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)特性,然后在EIT系統(tǒng)中構(gòu)造了parity-time(PT)模型,研究了該系統(tǒng)中光場的安德森局域態(tài)和孤子。主要內(nèi)容有:
  1、研究了ARG原子介質(zhì)在單向環(huán)形腔中的光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)。該系統(tǒng)是一個相干共振的N

4、-型四能級原子系統(tǒng),可在室溫下實現(xiàn),有能級失諧量、原子數(shù)密度、泵浦場、控制場等較多的可調(diào)參數(shù),且有無增益的透明窗口。我們完全通過解析方法定量給出實現(xiàn)光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)的條件以及可調(diào)參數(shù)的取值范圍,并進(jìn)一步給出實現(xiàn)光學(xué)多穩(wěn)態(tài)的條件,為實驗上實現(xiàn)光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)與多穩(wěn)態(tài)提供了理論依據(jù)。
  2、研究了EIT系統(tǒng)中非線性PT模型的一些特性。該系統(tǒng)是一個N-型四能級原子系統(tǒng),外加一束大失諧的激光場。利用輔助場與大失諧激光場提供的外勢,我們在該系統(tǒng)中獲得

5、了探測場包絡(luò)滿足的非線性薛定諤方程,包含衍射項,克爾非線性項,具有隨機勢的PT對稱周期外勢項,小的損耗項。PT勢通過附加的輔助場和大失諧的激光場產(chǎn)生,非線性系數(shù)和PT勢可通過改變失諧量、場強等系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)。我們不僅可以實現(xiàn)線性的安德森局域態(tài)和各種孤子,還可以通過調(diào)節(jié)非線性參數(shù)進(jìn)一步給出局域態(tài)與孤子的關(guān)系。同時,我們通過線性穩(wěn)定性分析給出孤子的穩(wěn)定區(qū)間。利用該系統(tǒng)不僅可實現(xiàn)PT模型,而且還能得到各種安德森局域態(tài)和孤子,并對它們的性質(zhì)做詳細(xì)

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