三能级级联介质吸收与色散性质的研究

论文摘要

光学介质的吸收和色散性质在量子光学与非线性光学中有着广泛的应用。近年来,人们非常关注利用原子相干抑制介质吸收、改变色散性质。主要原因在于,吸收性质往往会限制色散性质的利用,只有当介质的吸收或者增益相对较小时,色散性质才能获得有效利用。当用强相干场驱动原子介质时,可令介质的吸收-色散关系发生极大改变:由于量子相干与干涉效应,使原子处于相干叠加态,在一定条件下,能使不透明介质变成透明,此时介质对探测光（尤其重要的是对弱探测光）的吸收为零,吸收受到抑制的同时介质的色散性质则得到增强。通过改变介质的色散性质人们能控制光学介质中光的传播速度。由此,出现许多新的光学现象,如,电磁诱导透明、无反转激光、光的超慢传播或者超光速传播,无吸收折射率增强等。 本文主要研究了为强相干场驱动三能级级联型系统的吸收-色散关系,建议利用此系统介质实现从正常色散到反常色散的变换。在三能级级联型介质中,两个偶极跃迁分别与两个不同的相干场耦合。探测场或者与上跃迁耦合,或者与下跃迁耦合。利用谐振展开方法把介质密度矩阵元方程组转换成在定态条件下系数不依赖时间的方程组,然后用逆矩阵求解,并用此解求得介质的吸收与色散谱。结果表明,对于每一种情形,在同一频率区域系统既能呈现正常色散,也能呈现反常色散。通过改变耦合到探测跃迁的驱动场强度,可以实现从正常色散到反常色散的转换。级联系统与∧和∨系统之间呈现两个差别:第一,如果利用∧和∨系统的两个跃迁同时与探测场耦合获得色散转换,则需要利用近简并能级,而本方案利用缀饰态获得等价的近简并能级,其间距由相应驱动场强度进行控制。第二,如果利用∧和∨系统的单个跃迁耦合探测场建立色散转换,当退耦合态起主要作用时,系统不能产生色散

论文目录

• 第一章 引言
• §1.1 二能级原子系统的吸收和色散
• §1.2 电磁诱导透明
• §1.3 正常色散与反常色散
• §1.4 无吸收折射率增强
• 第二章 三能级级联介质的色散转换
• §2.1 模型与方程
• §2.2 系统极化率
• §2.3 正常色散与反常色散的转换
• §2.4 修饰态分析
• §2.5 讨论与结论
• 第三章 三能级级联介质的折射率性质
• 第四章 总结与展望
• 参考文献