固体中的电磁感应光透明与群速度减慢的研究

论文摘要

电磁感应光透明（EIT）是指通过强相干场的耦合,使得原本对弱探测场吸收的介质产生感应透明。电磁感应光透明导致的光群速度减慢（SGV）、光信号存储等现象在量子信息处理中有极大的应用潜力,对量子信息和量子计算的发展具有重要意义。在国家自然科学基金（NO:10074020）支持下,本论文对Pr3+:Y2SiO5和Eu3+:Y2SiO5晶体中的电磁感应光透明及光群速度减慢进行了理论和实验研究。本论文详细介绍了光与物质相互作用的半经典理论,推导了光与物质相互作用的密度矩阵方程,求出了方程组的一级近似解。针对两种晶体的具体情况讨论了三能级Λ模型中的电磁感应光透明现象及光群速度减慢。研究了激光线宽、自旋子能级非均匀线宽及离子掺杂浓度等相关参量对电磁感应光透明的影响,得出了一些重要的结论。在三能级Λ模型基础之上加上一个射频场,研究了射频场对电磁感应光透明与光群速度减慢的操控,得到了实现多窗口电磁感应光透明与群速度减慢的方法。实验方面提出了实验的具体设计方案,测量了研究电磁感应光透明的所必须的两个重要参量—均匀线宽与非均匀线宽。将实验参数代入理论公式,计算了Pr3+:Y2SiO5的EIT和SGV,并与实验结果进行了对比,理论计算与实验结果基本符合。与气体材料相比,固体材料易于制成器件,在量子信息和量子计算的应用中更具有实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电磁感应光透明及群速度减慢
• 1.2 电磁感应光透明与光的群速度变慢的研究历史与现状
• 1.3 本论文研究的主要内容及意义
• 第二章 场与物质相互作用理论
• 2.1 场与物质相互作用的密度算符的方法
• 2.2 描述量子系统的三种基本图像
• 2.3 场与物质相互作用的哈密顿量
• 2.4 经典电磁场的描述
• 2.5 密度算符矩阵元的线性近似方法
• 2.6 哈密顿算符的二次量子化表示
• 2.7 缀饰态理论
• 2.8 一种直接写出密度矩阵方程的简易方法
• 2+和Eu²⁺离子掺杂的硅酸钇晶体中的电磁感应光透明与群速度减慢'>第三章 Pr²⁺和Eu²⁺离子掺杂的硅酸钇晶体中的电磁感应光透明与群速度减慢
• 3.1 三能级（?）模型EIT 的理论推导
• 2+:Y₂SiO₅与Eu²⁺：Y₂SiO₅中的电磁感应光透明与群速度变慢的研究'>3.2 Pr²⁺:Y₂SiO₅与Eu²⁺：Y₂SiO₅中的电磁感应光透明与群速度变慢的研究
• 3.3 相关参量对电磁感应光透明与群速度减慢的影响
• 第四章 射频场对电磁感应光透明与群速度的操控
• 4.1 四能级模型的理论推导
• 4.2 结果与讨论
• 2+:Y₂SiO₅晶体中的电磁感应光透明与群速度变慢的实验研究'>第五章 Pr²⁺:Y₂SiO₅晶体中的电磁感应光透明与群速度变慢的实验研究
• 5.1 与实验有关的基础知识
• 5.2 有关实验仪器的介绍
• 5.3 均匀线宽与非均匀线宽的实验测量
• 5.4 电磁感应光透明的实验设计
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表文章