论文摘要
随着光信息技术的高速发展,激光空间信息技术,如激光通讯、遥感和雷达等,也越来越受到人们的重视。这些工作在自由空间下的光学系统由于会遭受宽带背景辐射及色散介质的影响,系统的信噪比比较差,使系统不能很好的工作,而在系统接收端前使用超窄带光学滤波器可以明显提高系统的信噪比和灵敏度。本论文在阐述原子光学滤波器在国内外研究进展及现状分析的基础上,对激光感生光学各向异性原子光学滤波器（Laser-induced optical anisotropy atomic optical filter,简称LIAOF）进行了理论和实验研究,主要内容包含以下几个方面:首先,建立了LIAOF理论模型。通过对LIAOF滤波原理的分析,采用半经典理论中密度矩阵方程来处理这种双光场与三能级原子系统的相互作用。在稳态下求解方程,得出系统的极化率,然后将极化率与探测场滤波方程中参量关联起来,从而建立完整的LIAOF滤波模型。其次,在铷原子系统中对激发态775.9 nm LIAOF滤波特性进行了理论计算和实验研究。为了分析滤波行为中的泵浦过程,对铷D2线吸收谱和饱和吸收谱进行了理论和实验研究,并对铷D2线光泵浦过程中各个超精细磁子能级上粒子数变化的动力学过程进行了理论分析。在实验中,获得铷激发态775.9 nm LIAOF单峰透射谱,峰值透射率为14.4%,滤波带宽396 MHz,小于谱线多普勒宽度。另外,对775.9 nm LIAOF滤波特性与泵浦强度、泵浦失谐量、池温及池长等工作参数的变化关系进行了详细地理论计算和实验研究。再次,为了进一步验证理论模型的可靠性和通用性,对钾原子激发态694 nm和532 nm LIAOF滤波特性进行了理论计算。理论计算的结果与先前报道的实验结果符合很好。通过对计算结果的分析,提出一种利用动态斯塔克效应来实现滤波波长大范围调谐的方案。理论预测波长调谐范围可达上百吉赫兹。最后,对基于相干控制场诱导光学各向异性LIAOF进行了初步理论研究。以上研究的LIAOF中光学各向异性是基于对基态粒子数的选择性光泵。而利用激发态间强相干控制场在多能级量子系统中诱导原子相干,也可以使介质对线偏振探测场呈现光学各向异性。在这种机制下,对铷基态780 nm LIAOF中探测场信号的电磁感应透明特性和滤波特性进行了初步理论研究。
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标签：原子光学滤波器论文; 超窄带宽论文; 激光感生光学各向异性论文; 碱金属论文;