量子相干介質(zhì)的非線性光學(xué)性質(zhì)及其相關(guān)現(xiàn)象的研究.pdf

1、本文主要研究量子相干介質(zhì)中的非線性光學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用，更確切地說是在冷原子介質(zhì)和半導(dǎo)體量子阱材料中，對光學(xué)非線性的增強效應(yīng)、超慢光孤子、高效混頻轉(zhuǎn)換、光學(xué)雙穩(wěn)和多穩(wěn)態(tài)的控制、自發(fā)輻射譜線的相干調(diào)控以及光在稀薄和稠密冷原子介質(zhì)中的動力學(xué)性質(zhì)作了理論研究。主要內(nèi)容有：
　　 ⑴闡述了僅利用一個低強度脈沖激光輻射，在一種長壽命增寬的三能級冷原子介質(zhì)中超慢亮暗光孤子的有效生成。
　　 ⑵研究了在三能級V型原子介質(zhì)中借助一個微波共振

2、輻射，二激光脈沖間非線性轉(zhuǎn)化的潛在性。結(jié)果表明當(dāng)一個弱泵浦激光脈沖被運用時，微波驅(qū)動場的出現(xiàn)能夠?qū)е戮哂懈咿D(zhuǎn)化效率新激光脈沖的參量生成。
　　 ⑶分析了在一個普通N型原子系統(tǒng)中混合吸收色散型的光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)和多穩(wěn)態(tài)，該系統(tǒng)通過一個單向環(huán)形腔由一個簡并探測場和一個相干耦合場激發(fā)。發(fā)現(xiàn)光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)可以通過調(diào)節(jié)這個耦合場的強度和頻率失諧來控制，而多穩(wěn)態(tài)能夠在合適的頻率失諧情況下被觀測到。還探討了原子合作參數(shù)對光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)性質(zhì)的影響。
　

3、　 ⑷分析了具有非對稱雙量子阱系統(tǒng)的介質(zhì)，受到一個單向循環(huán)腔內(nèi)的探測激光場的相干驅(qū)動，發(fā)生帶間躍遷，產(chǎn)生可調(diào)諧的Fano型干涉時，吸收-色散混合型光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)行為。研究發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)兩個激發(fā)態(tài)的能級分裂寬度(即量子阱的耦合強度)、Fano型干涉和頻率失諧，光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)得到有效控制。還討論了電子合作參數(shù)對光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)的影響。同時，分析了基于不對稱隧穿耦合雙量子阱中間帶躍遷的光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)行為，這一量子阱是由探測光場和控制光場通過一個單向環(huán)型腔來驅(qū)

4、使的。證明了可以通過調(diào)諧隧穿耦合的兩電子能級間的能級分裂、控制場強度和頻率失諧來控制光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)，并討論了電子合作參數(shù)對光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)的影響。
　　 ⑸運用一個射頻或微波場驅(qū)動一對基態(tài)超精細(xì)躍遷，研究了四能級和五能級兩種原子系統(tǒng)的自發(fā)輻射光譜特性。研究發(fā)現(xiàn)了一些有趣的現(xiàn)象，如譜線變窄、譜線增強、譜線抑制及熒光淬滅能夠通過調(diào)節(jié)射頻驅(qū)動場的相位、頻率和強度來實現(xiàn)。在耦合和射頻驅(qū)動場的綴飾態(tài)繪景中，該五能級原子系統(tǒng)相當(dāng)于一個存在多通道自發(fā)輻

5、射相干效應(yīng)的真實原子系統(tǒng)。鑒于不存在(或者尚未發(fā)現(xiàn))具有自發(fā)輻射相干效應(yīng)的真實原子系統(tǒng)，文章等于提出了一種開展相關(guān)實驗研究的可行性方案。
　　 ⑹考慮到近偶極(NDD)相互作用下的密度依賴，從理論上研究了被單模探測激光驅(qū)動的三能級和四能級原子在光密介質(zhì)中的非線性吸收―色散響應(yīng)和布居動力學(xué)特性。通過數(shù)值計算預(yù)測了NDD 效應(yīng)對探測場的吸收―色散譜和布居動力學(xué)的影響。
　　 ⑺通過引入一個附加信號場的擾動，在一個五能級原子系

6、統(tǒng)中研究了在雙暗態(tài)共振作用下的探測放大響應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)微波驅(qū)動場和信號激光場的強度，就能實現(xiàn)有或者沒有布居反轉(zhuǎn)的探測放大增強。根據(jù)量子干涉和綴飾態(tài)理論我們定量地解釋了產(chǎn)生這些結(jié)果的物理機制。
　　 ⑻研究了存在雙暗態(tài)共振相互作用的五能級原子系統(tǒng)中雙光子吸收的特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雙光子吸收在兩個不同頻率處由于兩相干耦合場而被完全禁止；原子系統(tǒng)存在抑制雙光子吸收的雙電磁誘導(dǎo)透明窗口。雙光子透明窗口的位置及其寬度可以通過適當(dāng)調(diào)