多色激发系统的吸收色散谱研究

论文摘要

近年来,原子相干或量子干涉效应是量子光学和激光物理学的重要前沿课题。本文应用光的半经典理论,对利用原子相干抑制介质的吸收色散性质进行了深入的理论研究,取得了一定有意义的成果。多色激发在共振荧光与光学非线性等方面具有重要的应用前景,这是单色激发所不能及的。考虑到正负色散在多个不同频率区域上的多重转换在量子计算和量子信息等方面有着单个转换不可替代的用途,在本文中我们集中研究了多色激发系统的吸收色散特性。 本文首先采用了密度矩阵元的谐振展开方法,分别研究了在双色场和三色场驱动下,V型三能级原子对任意强度的单色探测场的非线性响应。当探测场是强场时,吸收和色散谱从明显分立的窄峰谱演化成功率展宽的宽结构。此研究方法应用广泛,我们可以将其推广到更多场成份的多色场所驱动的更多能级的原子系统。 本文还应用此方法,在理论上研究了通过三色场相位操纵电磁诱导透明,从而实现N型四能级原子系统的从正常色散到反常色散的双重转换行为。结果表明:系统的吸收和色散性质强烈地依赖于三色场边频成份的相对相位之和。我们通过改变相对相位之和可以获得多个频率域上的无吸收的正常色散或者表现增益特性的反常色散。当相位之和从0变成π时,我们在两个不同的频率区域内实现了从正常色散到反常色散的双重转换。而且,我们还发现了当相对相位之和保持不变时,无论各自的相位如何改变,系统的色散和吸收谱不再发生改变。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 二能级原子的吸收和色散谱
• 1.2 单色场驱动系统的Autler-Townes效应
• 1.3 电磁诱导透明和慢光传播
• 1.4 反常色散和超光速传播
• 1.5 正负色散的转换
• 1.6 本文的工作
• 第二章 多色场驱动和任意强度单色场探测的三能级系统的非线性响应
• 2.1 模型与方程
• 2.2 非线性响应
• 2.3 小结
• 第三章 通过三色场相位操纵电磁诱导透明实现正负色散的双重转换
• 3.1 模型与方程
• 3.2 色散吸收谱
• 3.3 小结
• 第四章 总结与展望
• 参考文献