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电磁诱导透明和折射率增强的研究

作　者: 徐俊
导　师: 胡响明
学　校: 华中师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 光和物质的相互作用无吸收折射率增强无吸收负色散电磁诱导透明强Kerr非线性光子开关
分类号: O431
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

吸收和色散性质是光学介质的一对基本性质，吸收性质往往会限制色散性质的利用。由二能级系统的吸收色散关系得知，在共振或者近共振时，折射率很大吸收也很大。在远离共振区，吸收很小，但此时折射率也变得和真空中一样。在中心光谱处的负色散行为也会因吸收而被破坏。当应用相干场来驱动光学介质时，可以使得介质的吸收和色散关系发生极大改变，产生许多新的效应，如相干布居捕获、电磁诱导透明、无反转激光、无吸收折射率增强等。这些新效应在基础物理和应用物理方面有着重要的应用。本文主要研究了由强相干场驱动的三能级级联系统的吸收色散关系。我们发现了三个重要特征：首先，在相同的原子和光相互作用参数条件下，同时存在三个无吸收折射率增强点，这三个点所处的频率位置由驱动场产生的修饰态之间的共振跃迁决定。其次，在色散光谱的中心区域，呈现出无吸收负色散，这种效应能够导致超光速传播，但它随着修饰态间距增加而减弱。还有一个特征就是，吸收光谱在一般情况下会出现三对吸收峰和三对增益峰，在修饰态相干的作用下，这些峰并不是位于修饰态共振跃迁频率处，而是位于它们邻域附近。外部增益峰能否被分开由修饰态之间最小间距决定。只有在修饰态之间最小间距远大于原子衰减速率时，外部增益峰才能被很好的分开。最后，我们用修饰态方法对这三个重要特征进行了分析。我们知道电磁诱导透明(简称EIT)是原子相干对光吸收的相消干涉所致。在三能级A型介质中，产生EIT的条件是双光子共振。只要满足双光子共振条件，无论单光子跃迁是否共振，也无论单光子失谐量有多大，都能获得EIT。但将微扰引入电磁诱导透明产生强非线性光学效应时，会给单光子硕士学位论文扣认盯ER’ST壬IES兀凡@失谐带来明显限制，这是本文的另一个主要研究内容。我们利用半经典理论计算失谐量对吸收和色散的修正，分析双光子共振条件下的单光子失谐量对基于EIT的强Kerr效应和光子开关行为的作用。结果表明，在具有微扰的EIT系统中，为了获得所期望的光学相千效应，单光子失谐量的取值范围受到明显的限制。这个限制条件不但依赖祸合场和信号场拉比频率，而且依赖于附加跃迁的失谐量或者衰减速率。具体来说，单光子失谐量的取值范围应远小于祸合场和信号场的强度比与微扰跃迁的失谐量或者衰减速率之积。

全文目录

第一章引言  9-11
第二章基本理论  11-25
  2.1 二能级原子与光场的相互作用  11-14
  2.2 量子干涉效应  14-25
    2.2.1 相干布居捕获  14-17
    2.2.2 电磁诱导透明  17-20
    2.2.3 无吸收折射率增强  20-25
第三章驱动三能级级联系统的研究  25-40
  3.1 工作背景  25-27
  3.2 模型与方程  27-31
  3.3 主要结果  31-35
  3.4 修饰态分析  35-39
  3.5 结论  39-40
第四章强Kerr非线性和光子开关的单光子失谐容限的研究  40-46
  4.1 工作背景  40-41
  4.2 模型与方程  41-43
  4.3 单光子失谐对Kerr非线性和光子开关行为的限制  43-45
    4.3.1 强Kerr效应  43-44
    4.3.2 光子开关行为  44-45
  4.4 结论  45-46
第五章总结与展望  46-47
参考文献  47-52

电磁诱导透明和折射率增强的研究

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