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空场诱导相干性对多能级原子系统光学性质的影响

作　者: 彭世坤
导　师: 侯邦品
学　校: 四川师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 倒转Y型四能级原子系统电磁诱导透明空场诱导相干性双光子吸收相对相位
分类号: O431.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

当一束信号光场共振地作用到二能级原子系统时,该信号光将被原子吸收。如果用另外一束较强的光场作用到该原子系统的另一个跃迁时,信号光不被吸收,该物理现象被称为电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency,简称EIT)。EIT的物理根源在于多能级原子系统在相干外场作用下形成的相干性。基于EIT理论,原子系统会呈现许多重要的物理性质,如光速减慢或停止、以及产生巨非线性光学等。这在光信号的存储和全光开关器件的制造等方面有重要的应用。原子系统还有一种相干性,即空场诱导相干性(Vacuum Induced Coherence,简称VIC)。这种相干性主要是接近简并的能级与另外相同能级构成的跃迁与相同的真空辐射场相互作用形成的。该相干性对原子系统的电磁诱导透明谱,辐射谱以及色散性质都有重要影响。本论文主要研究了空场诱导相干性对Λ-型三能级原子的吸收和色散性质的影响,以及该相干性对倒转Y型四能级原子系统的单光子和双光子电磁诱导透明谱的影响。具体表现在:第一章主要介绍原子系统相干性引起的物理现象。重点介绍电磁诱导透明和空场诱导相干性的条件及其性质。第二章以二能级原子为例,介绍了光与原子介质相互作用的半经典理论,同时将二能级原子系统推广到三能级原子系统,并介绍了电磁诱导透明。这为下面的工作提供了理论基础。第三章结合自己的研究较为详细的讨论了,考虑空场诱导相干性后,三能级原子系统的吸收和色散性质的变化。并对空场诱导相干性进行了理论分析。第四章则在三能级原子系统理论研究的基础上,对一个更加具体的物理模型——倒装Y型四能级原子系统进行了研究。具体研究了空场诱导相干性引起的单光子吸收及双光子吸收性质的变化。并讨论了考虑空场诱导相干性后,外加光场的相对相位差对原子的单光子吸收性质的影响。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
第一章引言  9-13
  1.1 空场诱导相干研究的试验及理论起步  9-11
  1.2 电磁诱导透明的主要应用  11-12
  1.3 本论文的结构安排  12-13
第二章光场与原子介质相互作用的半经典理论  13-19
  2.1 光与二能级原子系统相互作用的Hamiltonian 量及其运动方程  13-16
  2.2 光场驱动的二能级原子系统Rabi 振荡及其吸收和色散性质  16-19
第三章空场诱导相干性对三能级原子系统的光学性质影响  19-36
  3.1 三能级原子系统的Hamiltonian 量和密度矩阵运动方程及VIC 引起的光学性质变化  19-26
  3.2 电磁诱导透明  26-29
  3.3 VIC 对三种三能级原子系统的吸收和色散性质影响的比较  29-36
第四章空场诱导相干性对倒转 Y-型四能级原子系统中单光子和双光子吸收性质的影响  36-43
  4.1 引言  37
  4.2 模型和方程  37-40
  4.3 考虑VIC 后的原子吸收性质  40-41
  4.4 原子单光子吸收性质与外加场相对相位有关  41-42
  4.5 讨论  42-43
全文总结  43-45
参考文献  45-52
致谢  52-53
硕士研究生期间完成的论文  53

空场诱导相干性对多能级原子系统光学性质的影响

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