偏振光与多能级原子作用过程中的非线性效应研究

论文摘要

电磁感应透明（EIT）效应是物理学中光与原子相互作用中的一个重要研究方向,它是由于量子干涉效应导致的一个新的物理现象。并且EIT介质具有透射高、色散强、非线性效应强等特性,因此在许多方面具有广泛的应用（例如在光减速、量子存储、非线性效应的增强、非经典光的产生以及光与原子量子纠缠等方向）。本文从EIT效应基本理论的提出,回顾了近些年EIT效应理论和实验研究的发展进程,讨论了EIT介质中非线性效应强的特性。本文的主要研究内容包括三个方面：（1）光与磁场中的原子相互作用,即Zeeman效应；（2）研究了Tripod-型原子系统中EIT增强的交叉Kerr非线性效应；（3）在冷原子冷却与俘获过程中用到的磁场开关和声光调制系统。具体研究内容有：（一）光与磁场中的原子相互作用：1)通过对塞曼效应的研究,从而了解超精细能级在外加磁场作用下产生的Zeeman子能级。2)通过了解塞曼效应的偏振特性,在合适的磁场下,在铷原子中选择合适的跃迁能级和偏振光构成原子能级系统；（二）四能级Tripod-型原子系统中EIT增强的交叉Kerr非线性效应：1)理论计算了在Tripod系统中由探针光和触发光导致的Two EIT窗口以及EIT信号增强的研究,并在近共振处,观察到了不同功率下探针光和触发光之间的交叉Kerr非线性效应,发现随着调制光光强的增强,交叉位相相移也随之增大；然后计算了在Tripod系统中基于Double EIT窗口,原子消相干速率对EIT增强的交叉Kerr非线性的影响,可以看出交叉Kerr非线性折射率随着两基态之间消相干速率γ1的减小而提高；2)实验观察了Tripod系统中基于Double EIT的交叉Kerr非线性效应,在不同功率下实验上利用Mach-Zehnder干涉仪对探针光和触发光之间的交叉克尔相位调制,观测到了基于双EIT窗口的弱光交叉克尔非线性效应；（三）在冷原子冷却与俘获过程中用到磁场开关和声光调制系统。1)通过改进Rb原子磁光阱系统中磁场控制系统（控制斜坡磁场强度）提高了冷原子团密度（即提高了光学厚度）；2)在冷却与俘获冷原子中,对冷却光和再泵浦光的控制过程中我们用到声光调制器的移频作用和开关控制作用。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 参考文献
• 第二章 光与磁场中的原子相互作用
• 2.1 Zeeman效应
• 2.2 磁场中的原子谱线的偏振特性
• 参考文献
• 第三章 Tripod型四能级结构中交叉Kerr非线性效应
• 3.1 Tripod系统中基于Double EIT的交叉Kerr非线性效应
• 3.1.1 Tripod型四能级结构的形成
• 3.1.2 理论模型
• 3.1.3 Two EIT窗口以及EIT信号增强
• 3.1.4 原子消相干速率对EIT增强的交叉Kerr非线性的影响
• 3.2 Tripod系统中基于Double EIT的交叉Kerr非线性效应实验观察
• 3.2.1 实验装置
• 3.2.2 用于测量非线性折射率的Mach-Zehnder干涉仪
• 3.2.3 实验结果
• 3.3 结论
• 参考文献
• 第四章 用于原子冷却与俘获的实验电路
• 4.1 激光冷却和俘获的原理简介
• 4.2 磁光阱MOT系统
• 4.3 磁场回路电流开关
• 4.4 声光调制系统
• 参考文献
• 全文总结和展望
• 研究生期间发表的学术论文
• 致谢
• 个人简况