电磁诱导相干介质中相关非线性效应的研究

论文题目: 电磁诱导相干介质中相关非线性效应的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 光学

作者: 赵延霆

导师: 贾锁堂

关键词: 铯原子,电磁诱导相干介质,慢光速和超光速,亚多普勒光谱

文献来源: 山西大学

发表年度: 2005

论文摘要: 过去十几年里,人们发现介质的光学特性能够通过光诱导使原子成为相干叠加态而发生显著的改变,这种相干叠加态的产生能够使介质对共振探测光的吸收和色散特性发生变化,这种电磁诱导相干介质具有很大的非线性极化率。本文主要从理论和实验上系统地研究了铯原子蒸气中的相关非线性光学效应。在双色光场作用下,分别对原子蒸气、冷原子云中产生的慢光速、超光速以及在气固界面原子中产生的烧孔等非线性效应做了研究。同时研究了相关参数对电磁诱导相干介质中非线性效应的影响。 论文包括以下内容: 第一章,引言部分,回顾和总结了非线性光学产生的历史背景和发展情况,分析了电磁诱导透明和电磁诱导吸收的物理机制,综述了电磁诱导相干介质在非线性光学领域里的应用。第二章,利用密度矩阵方程计算了在强耦合光作用下探测光经过碱金属原子介质后的吸收和色散特性,从理论上研究了电磁诱导透明和电磁诱导吸收,并揭示了电磁诱导透明和电磁诱导吸收是量子干涉的结果,这种干涉效应使介质对探测光的吸收特性和折射率都发生了很大的变化。第三章,从实验上研究了在原子蒸气中利用激光双扫频的方法获得的电磁诱导透明和电磁诱导吸收的光谱特性,包括在强耦合光作用下电磁诱导吸收向电磁诱导透明的转变,缓冲气体对电磁诱导吸收线型的影响,对造成电磁诱导透明和电磁诱导吸收谱线展宽的因素进行了讨论。第四章,对光脉冲在无缓冲气体和有缓冲气体的铯原子蒸气中的群速度及光脉冲的存储进行了研究,测量了群速度随缓冲气体压力,气室温度,以及激光失谐等因素的关系。第五

论文目录:

摘要

英文摘要

目录

第一章 引言

1.1 电磁诱导透明与电磁诱导相干介质

1.2 电磁诱导相干介质在改变光速及存储光脉冲中的应用及进展

1.2.1 电磁诱导相干介质中的慢光脉冲传输

1.2.2 电磁诱导相干介质中的超光速脉冲传输

1.2.3 在电磁诱导相干介质中的量子信息存储

1.2.4 电磁诱导相干介质的其他应用

1.3 本文的主要内容

参考文献

第二章 电磁诱导透明和电磁诱导吸收的理论分析

2.1 二能级原子的密度矩阵和光学Bloch方程

2.1.1 二能级原子模型

2.1.2 二能级原子的密度矩阵

2.1.3 密度矩阵的动力学方程

2.2 Lambda-型三能级系统的电磁诱导透明的理论分析

2.3 N-型四能级原子系统的电磁诱导吸收的理论分析

参考文献

第三章 热原子蒸气的电磁诱导透明和电磁诱导吸收的实验研究

3.1 半导体激光器的频率稳定及双扫频技术

3.1.1 半导体激光器的频率稳定

3.1.1.1 薄池亚多普勒光谱技术对激光器的频率稳定

3.1.1.2 利用偏振光谱对外腔式半导体激光器的无调制锁频

3.1.2 激光双扫频技术

3.2 电磁诱导透明线宽的加宽机制

3.2.1 电磁诱导透明线宽与原子温度的关系

3.2.2 电磁诱导透明线宽与耦合激光线宽的关系

3.2.3 电磁诱导透明线宽与泵浦光功率的关系

3.2.4 电磁诱导透明线宽与光斑直径的关系

3.3 电磁诱导透明和电磁诱导吸收光谱的实验研究

3.3.1 无缓冲气体Cs泡中获得的双扫频电磁诱导透明和电磁诱导吸收光谱

3.3.2 有缓冲气体Cs泡中获得的双扫频电磁诱导透明和电磁诱导吸收光谱

3.3.3 大功率耦合光作用下的电磁诱导吸收和电磁诱导透明的相互转变

参考文献

第四章 热原子中慢光速和超光速现象及光脉冲存储研究

4.1 共振介质系统中的光脉冲传输和慢光非线性光学

4.2 热原子蒸气中光脉冲传输的实验研究

4.2.1 利用外差探测方法获得陡峭色散率

4.2.2 在无缓冲气体Cs泡中的慢光和快光脉冲传输

4.2.3 有缓冲气体Cs泡中的慢光和快光脉冲传输

4.3 热原子中的光脉冲存储研究

4.3.1 暗态偏振子及光信息的存储和控制理论

4.3.2 热Cs原子中的光信息存储的实验研究

参考文献

第五章 冷原子中慢光速和超光速的实验研究

5.1 磁光阱

5.2 俘获冷原子中的慢光和快光脉冲传输

5.3 自由状态冷原子中的慢光脉冲传输

参考文献

第六章 电磁诱导相干介质表面的非线性光学效应

6.1 介质表面选择反射光谱的理论

6.1.1 简单二能级系统中的线性选择反射

6.1.2 介质表面二能级系统的非线性选择反射

6.1.3 Λ型三能级系统的非线性选择反射

6.2 介质表面选择反射光谱的实验研究

6.2.1 介质表面原子的线性反射光谱

6.2.2 电磁诱导相干介质表面原子的烧孔效应

6.2.3 电磁诱导相干介质表面原子在Λ型三能级系统中的非线性选择反射

参考文献

全文总结

博士研究生期间完成的学术论文

博士研究生期间参与的主要科研项目

致谢

承诺书

发布时间: 2005-08-31

参考文献

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