基于EIT效应的慢光波混频及慢光时空孤子

论文摘要

随着相关技术的发展,慢光光学从一个只具备一定科学猜想的领域迅速发展为有很多潜在应用前景的领域。慢光光学在21世纪前沿科学技术中将会有很大的应用,已经成为光学领域的一个研究热点。这篇论文首先介绍了慢光光学的一些基本概念,形成方法和研究现状。同时介绍了孤子的相关概念以及光折变孤子和超慢光孤子的研究现状。接着论文讨论了能否在型,V型和级联型三种三能级原子模型中实现EIT效应从而形成慢光。同时,我们还用量子力学的相关理论对之所以产生这样的结果的物理本质进行了探讨,给出了理论上的解释。然后我们在论文中讨论了利用慢光群速度小和EIT效应超色散的特点来实现一些特殊的三波混频和四波混频现象。在研究四波混频时,利用了三种不同的模型:双Λ型,V—Λ型,级联—Λ型来实现预期中的四波混频并求出信号光的强度。最后我们试图构建一种无论是在时域还是空域传播时都能够保持形状不变的光孤子。我们首先在双光子光折变材料中利用双光子光折变效应和二波耦合效应在空域上形成刚性光伏空间孤子并数值模拟光伏空间孤子的轮廓。然后我们在Λ型三能级原子模型中利用EIT效应,应用多重尺度法在时域上得到了超慢光孤子并对超慢光孤子的轮廓进行数值模拟。综上所述,我们会在本篇论文中首先利用EIT产生慢光,然后利用慢光的特性实现一些非线性现象,最后利用慢光效应和双光子光折变效应使一束光同时在时域和空域形成孤子。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 慢光光学的研究进展
• 1.2.1 不同的介质中慢光光学的研究进展
• 1.2.2 周期光子结构中的慢光的研究进展
• 1.2.3 与慢光相关的非线性现象的研究进展
• 1.2.4 利用动态结构来存储慢光
• 1.3 光孤子的概念和研究进展
• 1.3.1 孤子概念的提出
• 1.3.2 光折变刚性空间孤子
• 1.3.3 慢光孤子
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 在不同类型的原子模型中形成慢光
• 2.1 基本理论
• 2.1.1 光与物质相互作用的基本理论
• 2.1.2 二能级原子和光场的相互作用
• 2.2 讨论在不同的原子模型实现中实现EIT，从而实现慢光
• 2.2.1 讨论利用Λ型三能级原子模型实现EIT，从而实现慢光
• 2.2.2 讨论利用V型三能级原子模型实现EIT，从而实现慢光
• 2.2.3 讨论利用级联型三能级原子模型实现EIT，从而实现慢光
• 2.3 本章小结
• 第3章 利用慢光的特性实现非线性波混频
• 3.1 理论基础
• 3.1.1 三波混频的基本概念
• 3.1.2 四波混频的基本概念
• 3.2 利用慢光的特性来实现三波混频
• 3.3 利用慢光的特性来实现四波混频
• 3.4 本章小结
• 第4章 空域时域都保持稳定传播的慢光孤子
• 4.1 在空域上利用双光子光折变效应形成光孤子
• 4.1.1 双光子光折变材料中的光伏空间孤子的演化方程
• 4.1.2 演化方程的解析孤子解
• 4.2 在时域上形成慢光孤子
• 4.2.1 模型和线性解
• 4.2.2 用多重尺度法得到NLS方程
• 4.2.3 超慢光孤子的形成
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢