准Λ型四能级系统超窄谱线研究

一、准Λ型四能级系统中的超窄谱线的研究（论文文献综述）

张萍^[1]（2017）在《基于半导体相干介质中的自发辐射谱的研究》文中研究指明在耦合量子阱中,我们研究自发辐射光谱的性能,它们呈现了一些有趣的物理现象。这些物理现象归咎于量子干涉中的通道之间的竞争。半导体量子阱的提出使目前工作更简单,并且那些期待的物理现象如谱线变窄、谱线增强、激光无反转光放大等都可能被实验做出。本论文我们主要设定了两个不同的半导体量子阱的模型以此来研究光与介质相互作用产生的自发辐射谱。首先我们分析了在Λ型三能级半导体量子阱中研究外加驱动场的频率失谐和场强度的变化对自发辐射谱的影响,运用概率幅方法求解出解析式,代入指定的参数,并且对表达式进行分析,不仅从理论上知道产生荧光猝灭的原因等,而且通过用matlab画图,经过参数调节,从结果我们能看到一些有趣的物理现象如极窄谱线和荧光猝灭点的出现,谱线加强等等,也同时验证了量子干涉现象的存在。接下来我们研究了Y型五能级的半导体量子阱中的自发辐射谱的现象,依旧是出现有趣谱线,我们发现驱动场的频率失谐可以改变猝灭点的位置和谱线的强度,出现这些现象的原因归咎于量子干涉之间的跃迁通道的竞争问题,而缀饰态的分析很好的解释了谱线产生的原因。另一方面场的强度则改变了谱线波峰之间的距离,最后我们也分析了初始概率对谱线的影响。综上我们发现在量子阱中研究自发辐射谱会更加容易得到结果,并且可以很好的控制量子阱子带和导带之间的跃迁或者子带内的跃迁。在半导体中研究光谱现象更加方便了理论上的研究,我们可以人为的设定所需要的能级,因此它比原子系统更有实用价值。

邝耘丰^[2]（2016）在《耦合半导体量子阱中衰变相干及其对群速色散的影响》文中提出在一定的条件下,当原子由两个距离足够近的激发态能级向同一基态能级自发衰减跃迁,或者由同一激发态能级向距离足够近的两个基态能级自发衰减跃迁时,这两个衰变通道之间的跃迁会发生耦合,产生一种干涉效应。这种干涉效应源自于原子的自发衰变过程,故被称为自发辐射相干（Spontaneously Generated Coherence）,简称SGC,也称为真空辐射场感应相干[1]（Vacuum Induced Coherence）,弛豫感应相干（Relaxation Induced Coherence）,或称衰变诱导相干（Decay Induced Coherence）,也即衰变相干。SGC是原子衰变过程中建立的一种原子相干状态,SGC的发生使光与原子的相互作用过程发生改变,从而引出了一系列相应的物理效应,例如无反转光放大、相干俘获、电磁感应光透明、相干烧孔、双暗态、光子相关、光速控制、增强光克尔效应、自发辐射的抑制和消除、荧光谱线的压窄等。应用半导体量子阱中衰变相干效应,我们可以调控和操控非对称耦合半导体量子阱介质对光场的吸收和色散物理特性,以及群速度的变化;同时在耦合半导体量子阱中通过相干效应来调控及操控的光学双稳态和多稳态行为。这些都是半导体量子阱中衰变相干研究的重大研究课题和方向,具有相当的理论和应用意义。总之,对衰变相干及由其产生的新物理现象的研究有着深远的意义,有助于我们从量子层面加深对光与物质相互作用的过程的理解,进而改善相关光学物质的相关量子特性,同时也可以充分挖掘这种新理论、新技术对实际应用技术提升的潜在意义。

张蕾,张向阳^[3]（2015）在《基于布居数探测的准Λ型四能级原子高精度局域化研究》文中指出提出了基于探测高能级上原子布居数实现近简并准Λ型四能级原子系统局域化的方案。利用微扰理论求解薛定谔方程得到了基于上能级原子布居的原子位置的条件几率分布表达式。理论分析了原子局域峰的位置及宽度,得到了它们的解析表达式,给出了原子局域峰分裂的条件。研究表明,当系统中的耦合场和探测场满足电磁诱导透明配置条件或高能级向近简并的两个低能态跃迁的几率幅相干相消时,不能实现原子局域化。在电磁诱导透明窗附近,可以实现高精度原子局域化。原子局域峰的宽度取决于耦合场强度和近简并能级之间的间隔。

杨红^[4]（2013）在《相干原子介质中的电磁感应透明、四波混频增益与双色光子带隙》文中研究指明本论文主要研究了相干原子介质中光的传播特性。包括三部分：首先，我们分三种情况研究了相干驱动的五能级冷原子系统的稳态光学响应，通过控制相应的参数可以实现单透明窗口和双透明窗口。之后的工作就是以电磁感应透明（EIT）为基础，利用共振的四波混频（FWM）技术，在相干驱动的四能级双模型原子系统中实现无粒子数反转的探测场增益，并在考虑自发辐射相干（SGC）效应后进一步的研究了这个系统中的增益谱线特性，相关内容将在第二部分给出详细的解释。第三部分，我们将双模型原子俘获在一维（1D）光晶格中，在平衡FWM共振条件下研究了行波场相干驱动的、动力学可调双色光子带隙（PBG）。一、五能级M模型原子系统中吸收和色散的控制这一部分，我们在三种不同的情况下研究了相干驱动的五能级M模型原子系统中稳态光学响应。第一种情况，三个强耦合场与相应的原子跃迁能级共振，即失谐都为零，发现在探测场共振处出现一个窄而深的EIT窗口并伴随陡峭的正常色散；第二种情况，我们将最后一个耦合场关闭，此时五能级M模型原子系统就退化成了四能级N模型原子系统，结果出现了另一个新的吸收峰并且完全破坏了原来的透明窗口。为了使透明窗口重新恢复，只需要再关闭第二个耦合场，从而四能级N模型原子系统就退化成三能级模型原子系统，即为第三种情况。除此之外，又通过调整耦合场的失谐进一步的讨论M模型原子系统中吸收和色散谱线的特性。发现，当最后两个耦合场失谐不为零时，在EIT窗口的一侧会升起第三个吸收峰，但并没有太多的吸收，同时在这个吸收峰的右侧会出现一个新的吸收谷。值得强调的是当最后两个耦合场与相干跃迁远共振（即大失谐）时,新的吸收峰将会变得极窄,新的吸收谷也将会和透明窗口一样低,也就是说此时出现了双透明窗口。由此可见,在后两个耦合场大失谐的条件下,五能级M模型原子系统实际上可以约化成四能级准∧型系统。相比之下,五能级原子系统在实验上更容易实现。并且,我们还可以检验M模型系统中,如何控制两个耦合场的失谐而使吸收谷慢慢变成EIT窗口的。另外,当三个耦合场失谐不等时,在探测场吸收和色散谱中则不会出现深的EIT窗口、窄的吸收峰和陡峭的色散谱线。二、基于自发辐射相干的四波混频探测增益这一部分,我们利用两个强耦合场和两个弱探测场驱动四能级双∧型原子,在满足FWM共振的条件下实现了无粒子数反转的探测光放大。并分别在△p2=△p1=△c1=△c2=△和△p2=-△p1、△c1=-△c2（满足光学平衡条件）两种情况下进行的计算和讨论。由于所选择原子模型的两个基态为足够近的能级,因此任何一个上能级向两个下能级辐射跃迁时对应的自发辐射通道在满足两电偶极矩非正交的条件时都会发生相干效应,也就是在我们的原子模型系统中必须还要考虑SGC效应。相对于借助非相干泵浦实现的无粒子数反转激光而言,我们的工作具有两个突出性的优点。首先,探测场的增益是由FWM共振产生的,这在技术和方法上是一创新性的进步。另外尤其值得兴奋的是在考虑SGC效应之后,探测场增益幅度被大大提高了。同时,随着耦合场强度的降低增益谱线的线宽也随之变窄,其宽度可以低至EIT技术产生的亚自然线宽量级以下,约为10KHz左右,这在激光测量及探测领域具有重要的应用价值。除此之外,又讨论了两偶极矩之间的夹角θ对增益谱线的影响及相对相位Φ对增益幅度周期性的调制。当θ=π/4时,增益谱线的最大值对应Φ=2kπ；当θ=3π/4时,增益最大出现在Φ=（2k+1）π。由此可见,这两个影响因素并不是独立的,而是相互协作共同调整增益峰的位置。通过我们的研究分析可知,利用四波混频共振产生激光增益的机制在考虑SGC效应之后,不仅可以大大提高探测场增益的幅度,而且可以通过选择合理的参数得到窄而高的增益谱线。三、一维冷原子晶格中基于平衡四波混频的双色光子带隙这一部分，我们研究了两束探测光在一个装载着四能级双模型冷原子的一维光晶格中传播时的光子特性，在平衡FWM共振的条件下实现了动力学可调的双色PBGs。我们知道，光子晶体是一种人工的PBG材料，可以使某一特定频率的光透过介质，但是一旦材料选定其带隙结构和位置就固定不变。而由驻波场调制的空间均匀的介质中能够实现可调谐的PBG，这是因为介质的折射率受到驻波场周期性的调制。在我们的系统中，每一个光晶格中原子的分布呈高斯线型，即介质的密度空间分布不再均匀而是周期性的，这样我们就可以用行波场代替驻波场作为驱动场，由于原子的分布特性使得折射率呈周期性的变化，从而探测场在其中传播时会形成带隙结构。我们发现，在探测场的两个不同频率区域（共振处和大失谐处）对应光子态密度的减小（可低至0.02），能够形成非常完美的、高反射率（高于97%）的带隙。共振处较窄的带隙位于EIT窗口内，而大失谐处较宽带隙的产生是由于探测跃迁远远偏离原子共振跃迁而导致的吸收大大降低。这两个频率处的带隙（无论是共振处还是大失谐处）都是双色的PBGs，不同于两个独立的单模型系统，这是由于平衡FWM相互作用导致两个探测场之间产生强的关联。特别强调一下，在我们的对称驱动系统中可以形成两个双色的PBGs，并且带隙的位置、宽度可以通过控制几何布拉格失谐、耦合场拉比频率以及原子态密度分布进行调节。另外，对于多色的PBGs（我们目前工作的扩展很容易就可以实现）一个最明显的优势就是，可以在一个网络节点处同时允许几个光信号的非线性操作。这可应用于设计全光开关和路由器以及有效的光二极管等，甚至能够达到单光子水平。

丁春玲^[5]（2012）在《量子相干介质中自发辐射及相关特性的理论研究》文中提出自发辐射是指处于激发态的原子自发地向低能级跃迁的辐射过程。日常生活中常见的各种白炽灯、日光灯、霓虹灯,以及荧光材料的发光,都是自发辐射产生的。自发辐射对许多物理过程和实际应用有重要的影响,如在半导体激光器中,降低自发辐射可以在定程度上减少闽值电流。在量子光学中基于原子相干和量子干涉的自发辐射的有效控制和改变已经引起了广泛的研究,因为它在无反转激光、相干布居捕获、高精度的波谱学和测磁学,以及量子信息和量子计算中具有潜在的应用价值。已经证实原子的自发辐射不仅依赖于原子系统的特性还依赖于周围环境,所以可以将原子放在不同的环境中,比如自由空间、光学腔、光波导、光子带隙材料,或者其它的改进库,通过改变这些模式参数来改变原子的自发辐射。在本论文中,我们主要讨论了处于自由空间和光子晶体中的原子的自发辐射及光学特性的控制和改变,并且利用可控的自发辐射和光学吸收测量实现了高精度高分辨率的二维原子局域。主要研究内容和成果包括以下几个方面：（1）利用三种不同的结构模型详细地研究了射频驱动的多能级原子系统的自发辐射特性。在多能级系统中由于射频诱导量子相干的出现导致了一些有趣的现象,如谱线变窄、谱线增强、谱线抑制和荧光猝灭,并且这些现象有可能在实际的实验条件下实现。通过观察单射频场、双射频场和三射频场驱动的原子系统,我们发现：（i）当只有一个射频驱动场时,有两个荧光猝灭点和四条谱线；（ii）在两个射频场驱动的情况下,就会出现三个荧光猝灭点和五条谱线；（iii）当应用三个射频驱动场l时,就会有四个荧光猝灭点和六条谱线；（iv）以此类推,如果该原子系统被N个射频驱动场耦合,就会出现N+1个荧光猝灭点和N+3条谱线。有趣的是,仅仅通过适当地调节所应用射频驱动场的强度和频率就可以很好地控制谱线增强、谱线抑制和选择性的荧光猝火取消。我们所提出的方案可以在铷原子系统中利用射频驱动场耦合超精细能级来实现,具有潜在的应用价值。（2）研究了位于各向异性的光子晶体中的双Λ型四能级和M型五能级原子的自发辐射行为。在这种系统中出现了两种类型的量子干涉：库诱导的干涉和激光诱导的干涉。通过改变光子带隙库的态密度和激光场的强度可以控制原子的自发辐射行为,辐射谱的改变源于量子干涉效应和外部激光场的控制。这些研究为操纵原子自发辐射提供了更多的自由度。（3）讨论了一个位于各向异性的双带光子品体库中由射频控制的五能级原子系统的自发辐射和光学特性。在所提出的模型中，两个原子跃迁分别与光子带隙材料的上能带和下能带耦合,从而出现了一些不同的现象。研究表明自发辐射增强、抑制、变窄,以及对探测场的吸收和色散特性依赖于射频诱导量子干涉和光子带隙材料的态密度。（4）将一个人造的缺陷引入到光子晶体中从而打乱了晶体的周期性,在光子带隙区域就产生了一个人为的辐射通道。所以将五能级纳米微粒放置在这种光子晶体中就可以容易地控制微粒的辐射谱和光学特性。当粒子的跃迁频率和缺陷模式的频率匹配时,自发辐射速率可以得到增强。通过调节系统参数,我们在光学谱中可以观察到吸收、透明、正常或反常色散,以及对一个弱的探测场的放大特性。（5）通过可控的自发辐射和探测吸收测量,我们在不同的原子系统中提出了实现二维原子局域的方案。由于原子与依赖空间位置的驻波场相互作用,所以当原子穿过驻波场时,我们可以通过探测自发辐射光子的频率或通过测量吸收光子的频率来得到原子位置信息,从而形成了原子局域。我们发现当两个垂直的波激光场用来耦合同一个原子跃迁时,通过适当地调节系统参数可以将原子局域到一个特定的位置,从而在真正意义上实现了高精度高分辨率的二维原子局域。本论文的研究加深了人们对量子相干介质中自发辐射及相关特性的认识和理解,有助于进一步控制原子的自发辐射和光学特性。本文的研究结果为自发辐射的控制提供了更多的自由度,而且利用可控的自发辐射和探测吸收测量实现了高精度高分辨率的二维原子局域。这些研究在光学通讯和新型光电子器件的制作,以及激光冷却和中性原子囚禁、原子纳米光刻技术、玻色—爱因斯坦凝聚中具有潜在的应用价值。

田思聪^[6]（2012）在《自发辐射相干效应的实验观测及其对探测场增益的控制》文中提出自发辐射相干效应指的是：当原子从两个足够近的激发态能级向同一个基态能级（V型系统）或从同一个激发态能级向两个足够近的基态能级（Λ型系统）自发辐射时，由同一组真空辐射模场在两个邻近能级间诱导出来的原子相干效应。SGC（自发辐射相干）是近年来量子光学研究领域的一个热点课题，其在原子的自发辐射、共振荧光、吸收、和无反转光放大、暗态，Kerr非线性、光子关联、相干粒子数转移、量子纠缠、量子光电池、光子晶体、电磁感应光栅中有着重要的作用。但是SGC效应的存在需要同时满足两个条件：一是两相邻的能级之间的能量间隔要足够小；二是两个跃迁偶极矩方向需非正交。所以大部分的工作都停留在理论上。人们提出了一些方法来避开上述两个苛刻条件，但这些工作也只是理论上的设想，并没有得到实验的证实。本论文在理论上研究了不同能级结构下自发辐射相干效应对探测场吸收或增益的影响，在实验方面我们用光场耦合的办法来模拟SGC效应，通过吸收光谱和发射光谱来验证SGC效应的存在。1.理论上:a)我们研究了一个耦合场同时耦合三个近简并基态能级到同一个激发态能级的爪型原子系统的探测场的吸收特性。由于SGC效应的存在，我们在仅提供一道耦合场的情况下可以得到多个增益信号，并且干涉强度和基态能级的间隔可以控制系统的吸收或增益。当系统简并时，SGC的有无不会改变系统的吸收或增益谱线的线型，但是会影响谱线的幅值。当系统非简并时，干涉的强度和激发态能级的间隔会对探测场吸收和增益起控制作用。当间隔比较小时，相干强度由无增加到最大相干，探测场相应的由两对增益曲线过渡到两对吸收曲线；而当间隔比较大时，探测场总是表现出两对吸收曲线，并且随着相干强度的增加，吸收的强度也逐渐增大。我们用缀饰态理论对这一结果做了分析。最后我们给出了可以实现的实验构想。b)我们在反Y型原子系统中理论研究了SGC效应对无反转光放大的作用。由于SGC效应的存在，系统对耦合场和探测场的相位非常敏感。在稳态条件下，我们可以通过改变相位来得到无反转增益，增益的产生是由于SGC效应。并且通过改变耦合场的失谐，我们可以在两个频率处得到增益信号。而在瞬态过程中，由于SGC效应我们可以得到振荡幅值很大的吸收和增益信号，并且可以通过调节相对相位，可以消除吸收得到完全增益的振荡曲线。最后我们给出了可行的实验构想。2.实验上:a)首先我们在N型原子系统中，通过两道光场的耦合，在缀饰态下得到三个自发辐射通道间的相干效应。我们在铷原子中找到了相应的能级结构，并且在铷原子束中观测到了相应的实验结果。当两束耦合场的失谐为零时，我们得到了关于中心对称的具有两个透明窗口的吸收谱线，此特征可以应用于减慢两束不同频率的光在介质中的群速度；当两束耦合场失谐不为零时，我们得到两个透明窗口，此时一个透明窗比另一个透明窗口要窄得多，可以使光脉冲在介质中以更慢的速度传播。此实验结果证明了SGC效应的存在。b)我们在梯型原子系统中，通过耦合场耦合上面两个能级模拟出具有SGC效应的V型原子结构。我们在铷原子束中进行了实验，得到了中间峰很窄的共振荧光光谱。这一实验结果从原子辐射的角度直接证明了SGC效应的存在。此外，我们在同一实验系统中，讨论了附加的耦合场失谐对共振荧光光谱的影响。在失谐比较小时，共振荧光光谱呈现出七峰结构，并且中间峰线宽很窄；当失谐比较大时，共振荧光光谱呈现出五峰或三峰结构，并且荧光强度有所增加，此时我们观察不到中间峰线宽的变窄。最后我们用缀饰态理论对其进行了解释。

刘中波^[7]（2012）在《Doppler展宽的准Λ型四能级系统无反转激光相关控制的理论研究》文中研究表明物质的光学性质和光学过程的相干控制研究是当前世界上光学研究中重要而活跃的前沿领域之一。相干控制的研究不仅有重要的理论意义，而且在量子光学、非线性光学、量子信息和光通讯等领域内都有重要的应用价值。原子相干现象在很多方面都具有潜在的应用价值，而在众多的原子相干现象中，无粒子数反转激光（Lasing WithoutInversion简称LWI）引起了人们更大的兴趣和特别的重视。作为一种产生激光的新型机制，应用无粒子数反转激光可以在应用传统激光理论和方法很难甚至不可能产生激光的高频光谱区（X-射线甚至γ-射线区）产生激光，因此无粒子数反转激光的研究具有广阔的应用前景。在前人研究工作的基础上，本论文从不同方面对Doppler展宽的准∧型四能级原子系统中LWI的相干控制进行了深入的理论研究。全文内容共分八章：第一章为综述，介绍了了相干控制和无粒子数反转激光的研究意义及研究历史和现状，解释了无粒子数反转激光的研究方法（密度矩阵方法）和与无反转激光相关的SGC效应和Doppler效应。第二章：研究了在探测场和驱动场方向相同和相反两种情况下，Doppler展宽的开放的准∧型四能级原子系统中自发辐射诱导相干（SGC）对无反转激光（LWI）增益的影响。研究结果表明：（1）一般来说，对于固定的SGC强度，LWI增益将随Doppler展宽宽度的增加而减小，但不管Doppler展宽是否明显，通过选取适当的SGC强度即表示SGC效应的两个因子p1和p2的大小，总可以获得比不存在SGC时大的LWI增益。（2）p1和p2的变化对LWI增益的影响程度有较大的差别，且随Doppler展宽宽度的变化而改变。（3）在探测场和驱动场方向相反情况，当Doppler展宽宽度足够大时，增益会出现振荡，振荡幅度随SGC强度的增大而增大。（4）粒子注入速率及退出速率也会对与SGC相关的LWI增益产生明显的影响。（5）当探测场和驱动场方向相同时可获得比方向相反时更大的LWI增益。（6）开放系统可得到远大于相应封闭系统的LWI增益。第三章:从不同角度研究了Doppler展宽的具有自发辐射诱导相干的封闭准Λ型四能级原子系统中探测场和驱动场之间的相对位相（φ）对探测场无反转增益（吸收）和色散的控制作用。研究结果表明:探测场增益（吸收）和色散对φ值的变化是非常敏感的，Doppler展宽宽度的改变也对吸收（增益）和色散特性有显着的影响。探测场与驱动场同向传播情况下，对于相同的Doppler展宽宽度，φ=α的色散曲线与φ=α+π/2的增益（吸收）曲线是相同的；然而，当探测场与驱动场反向传播情况下，对于相同的Doppler展宽宽度，φ=α的色散曲线与φ=α+π/2的增益（吸收）曲线是不同的，并且这个差别随Doppler展宽宽度的增大而更加明显。在探测场和驱动场同向和反向传播两种情况下，增益（吸收）和色散总是随φ值的变化而周期性改变，周期为2π。通过选择适当的φ值，可以得到最大的增益（吸收）和色散，无吸收高色散也可以被实现。一般说来，增益随Doppler展宽宽度的增大而变小，但通过调节φ值的大小，当Doppler展宽宽度取某些特殊值时可以得到比不存在Doppler展宽时更大的增益。我们的研究还表明，在探测场和驱动场同向传播时可以得到比反向传播时更大的增益。第四章：研究了在探测场和驱动场传播方向相同和相反两种情况下，在Doppler展宽的具有自发辐射诱导相干（SGC）的开放的准∧型四能级原子系统中，探测场和驱动场之间的相对位相（φ）对无反转增益（GWI）的影响。研究结果表明: （1）使GWI存在的探测场失谐（Δp）的取值范围及GWI的大小对（φ）值的变化是非常敏感的。当其他参数保持不变时，通过调节φ的取值，可以获得最大增益。（2）Doppler展宽宽度（D）值的改变也对位相相关的GWI有显着的调制作用。当D较小时，选择φ=π，当D较大时，选择φ=π/2，可以获得最大的GWI。（3） GWI极大值(Gmax)随φ的改变作周期性变化，周期为2π，但具体的变化规律与D值的大小密切相关。（4）在其他参数不变的情况下，当探测场和驱动场传播方向相同时可获得比方向相反时更大的GWI；在探测场与驱动场传播方向相同情况也具有更大的可以获得GWI的D值。（5）退出速率（R0）及粒子注入速率比（s）也对与位相相关的GWI产生明显的影响。一般说来，Gmax随R 0的增加先增大后减小，Gmax随s的增大而逐渐增大。（6）通过适当选取退出速率（R0）及粒子注入速率比（s）的值，开放系统可得到远大于相应封闭系统的GWI。（7）在Doppler存在的情况下，相对于探测场与驱动场传播方向相同的情况来说，当传播方向相反时，改变R0和s的值对与相位相关的增益有更大的影响。第五章：研究了在封闭准∧型四能级原子系统中Doppler效应、自发辐射诱导相干（SGC）及其它系统参量对无反转增益（GWI）和无反转激光（LWI）场（即探测场）空间演化的影响。研究结果表明：Doppler效应存在时，一般说来，探测场与驱动场传播方向相同时比相反时可以得到大得多的GWI和LWI场强度；通过调节Doppler宽度和SGC强度，可以得到比无Doppler效应（D = 0）时更大的GWI和LWI场强度。（3）SGC强度越大，可以获得的GWI和LWI场强度越大，有SGC效应时可获得比无SGC效应时大得多的GWI和LWI场强度。（4）选取适当的探测场失谐值、入口处驱动场和泵浦场Rabi频率，可以明显增大GWI和LWI场强度。第六章：研究了在探测场和驱动场传播方向相同和相反两种情况下，在Doppler展宽的具有自发辐射诱导相干的封闭准∧型四能级原子系统中探测场和驱动场之间的相对位相（φ）对传播效应的影响。研究结果表明：（1）探测场和驱动场之间的相对位相（φ）对GWI和LWI场的空间演化规律有明显的影响；Doppler展宽宽度（D）值的改变也对位相相关的GWI和LWI场有显着的调制作用；在φ取固定值的情况下，存在GWI的传播距离随D值的增大而变大；LWI场强度的大小决定于GWI的大小和存在GWI的传播距离的长短两个因素；选取适当的φ和D值，存在Doppler效应时可以得到比无Doppler效应（D = 0）时更大的GWI和LWI场强度。（2）Doppler效应存在时，光场的传播方向对GWI和LWI场强度空间演化有显着的影响,选择探测场与驱动场传播方向相同，可以获得更大的GWI和LWI场强度。第七章：主要利用数值计算结果详细研究了在准∧型四能级原子系统中Doppler效应、自发辐射诱导相干（SGC）对无反转增益（以下简称增益）瞬态演化的影响。研究结果表明：（1）增益瞬态演化对SGC强度的变化是十分敏感的。SGC强度越大，瞬态增益极大值和稳定增益值越大。有SGC效应时可获得比无SGC效应时大得多的瞬态增益和稳定增益。（2）Doppler效应存在时，Doppler展宽宽度（D）值和光场传播方向的改变对与SGC相关的增益瞬态演化有显着的影响。瞬态增益极大值和稳定增益值随D值的增大先变大后变小；但瞬态增益最大值和稳定增益最大值并不对应相同的D值；D值越大，增益达到稳定值所需的演化时间越长。选取适当的D值，存在Doppler效应时可以得到比无Doppler效应（D = 0）时更大的稳定增益。探测场和驱动场传播方向相同时可以得到远大于传播方向相反时的瞬态和稳定增益。第八章研究了在探测场和驱动场传播方向相同和相反两种情况下，在Doppler展宽的具有自发辐射诱导相干（SGC）准∧型四能级原子系统中，探测场和驱动场之间的相对相位（φ）对无反转增益（GWI）瞬态演化的影响。研究结果表明：（1）探测场和驱动场之间的相对相位（φ）对GWI和探测场强度的瞬态演化规律有明显的影响，对泵浦场和驱动场的增益瞬态演化规律只有很小的影响；Doppler展宽宽度（D）值的改变也对相位相关的GWI有显着的调制作用；在φ取固定值的情况下，D值越大，增益达到稳定值所需的传播时间越长；D值不同时，对应增益极大值的演化时间也不同；最大瞬态增益和最大稳定增益并不对应相同的D值；选取适当的φ和D值，存在Doppler效应时可以得到比无Doppler效应（D = 0）时更大的增益。φ=0和φ=π（φ= 0.5π和φ= 1.5π）的瞬态演化曲线近似关于Imρ1 3 = 0的轴对称。（2）探测场与驱动场传播方向相同时，可以获得更大的GWI。

万仁刚^[8]（2011）在《驻波场感应原子相干效应的研究》文中进行了进一步梳理原子相干效应是用相干的电磁场将原子的两个能级耦合起来,使原来的能级发生Autler-Townes劈裂。因此,原子对光的吸收或自发辐射过程经历多个通道,多个跃迁通道之间的量子干涉使光在吸收、色散、自发辐射以及非线性等方面都呈现出崭新的物理现象。原子相干对介质光学性质的有效剪裁和调控在精密光谱、非线性光学、量子光学、量子信息和量子调控等诸多领域有重要应用。一般的,原子相干效应采用行波耦合场,当相干光场具有空间强度依赖的驻波形式时,原子对探测场的吸收、色散等性质随之空间周期调制,于是显示出于行波场驱动情况截然不同的光学特性,也将产生独特的现象。本文主要基于驻波驱动的原子相干效应,分别研究电磁感应双光子带隙、电磁感应光栅和二维原子局域。1.研究了三个驻波驱动双暗共振系统的光学响应,驻波强度的变化使得探测场的吸收和折射率空间调制,介质对于探测场就像一维周期排布的光子晶体,当满足Bragg条件时,在两个透明窗口内将分别产生光子带隙。在微波场驱动的双暗共振系统中得到了可调谐双光子带隙,带隙内的反射率可达95%,并且带隙边缘存在两个高透区,能够同时调控两个不同频率光脉冲的流动方向。在N型双暗共振系统中,我们研究了暗共振之间的相互作用对双光子带隙宽度和位置的影响,通过改变光场的强度和失谐可以方便地对带隙结构进行调节。在相干驱动Fe=0（?）fg=1跃迁中,耦合场同时作用于两个跃迁,没有外加磁场时简并为Λ型单暗共振系统；在外加磁场时则变为Tripod型双暗共振系统。在驻波驱动下,通过磁场的关断与开启能够实现单光子带隙和双光子带隙的转换,可以同时控制两个不同中心频率光脉冲的透过（反射）或吸收,用于双通道磁光开关；通过改变磁场大小能够实现双光子带隙位置的调节,可以同时控制两个不同中心频率光脉冲透过或反射,用于双通道磁光路由。和单光子带隙相比,双光子带隙能够同时控制两个不同中心频率光脉冲,在以光子和原子为基础的量子调控方面更具有优越性。我们希望这种相干诱导的双光子带隙能够产生两个静态光脉冲,并有效地增强非线性作用,用于光存储和量子逻辑。2.研究了梯型四能级系统中的电磁感应光栅现象。结果表明,两邻近中间能级向基态的自发辐射通道之间的量子干涉效应,能够增强控制场和探测场之间的非线性相互作用。当控制场共振时,相长量子干涉导致双光子吸收增强,然而探测场的线性吸收由于相消量子干涉被抑制。当控制场失谐较大时,在非线性吸收可以忽略的情况下探测场能够获得较大的交叉位相调制。于是,当控制场为具有空间强度周期变化的驻波场时,垂直传播的探测场将在横向受到吸收和折射率的空间调制,对于控制场共振和远离共振两种情况,可以分别得到吸收型光栅和位相型光栅。其中,位相光栅的衍射效率可达31%,大大超过线性调制的混合型光栅。这种电磁感应光栅将光能量衍射到空间不同方向,可用于全光开关和全光路由。3.运动原子位置的精密测量是激光物理和量子光学的前沿问题之一。光学手段和技术可以提供较高的精度和空间分辨率。利用驻波场强度的空间调制,导致原子的自发辐射、吸收等特性依赖于原子在驻波平面的空间位置,于是通过探测自发辐射光子频率、探测场的吸收能够获得原子的位置信息,实现原子局域。这种方法可以对仍处于光场中的原子的进行位置测量,而不需要等到原子完全通过光场。在本文中,我们利用正交驻波光场与原子的相互作用,提出了三个二维原子局域方案。通常情况下,在波长范围内,原子和驻波场的相互作用在驻波平面的四个象限是相同的,因此当探测到特定频率的自发辐射光子或探测场吸收时,原子位置的条件几率分布在四个象限也相同,在特定位置能够找到原子的最大几率为1/4,此时原子位于两个驻波场波腹的交点处,即（k1x,k2y）=（±π/2,±π/2）。然而利用系统自身的特点和量子干涉,通过调节原子初始状态或者驻波场的耦合方式,原子位置的条件几率分布在四个象限不再相同,可以使在某些区域探测到原子的几率增大。特别的,在亚波长范围内特定位置探测到原子的最大几率由1/4提高到1/2,此时原子位于Ⅰ、Ⅲ或Ⅱ、Ⅳ象限的中心位置。此外,量子干涉效应提高了原子局域化的精度和空间分辨率,这在原子位置的精密测量、原子光刻等方面具有重要意义。

谢曼^[9]（2010）在《三能级系统中自发辐射相干效应对共振荧光谱的影响》文中认为近年来,自发辐射相干效应,简称SGC（Spontaneously Generated Coherence）,一直是人们研究的重点问题。它是由真空场与原子能级耦合而产生的,与其他相干场引起的相干有本质的区别,原因在于引起这种相干的自发辐射过程是一种非相干的过程。它可以使光和原子作用的量子过程发生明显改变,能够在很大程度上改变原子的光谱特性,从而引起很多不寻常的效应,因此人们对自发辐射相干效应进行了大量的理论研究。自发辐射相干存在的条件是比较严格的,要求两个相邻能级之间的间隔要足够小,并且两个跃迁的偶极矩需非正交,但是满足这样条件的系统在自然界中很难找到,所以很少有关于自发辐射相干效应的实验验证。本论文的创新点是从理论上模拟了三能级Λ模型原子中存在SGC效应时的荧光谱线,并利用强相干场耦合不同的原子能级,在缀饰态能级中对自发辐射相干效应进行理论与实验研究。本文共分为四个部分,具体内容如下:第一部分:阐述了自发辐射相干效应的研究历史与现状,以及存在SGC效应的系统模型、存在条件及获得途径。第二部分:介绍研究自发辐射相干的理论工具。第三部分:从理论上提出一种在实验上可以实现SGC效应的Λ模型原子模型系统,并说明这个系统实现的可能性。理论模拟了三能级Λ模型系统存在SGC效应时所表现出的特征荧光谱线。利用缀饰态理论对自发辐射荧光谱出现的特征进行进一步的解释,为实验验证进行理论准备。第四部分:三能级Λ系统中SGC效应的实验验证。利用铷原子的超精细能级结构中的三能级Λ型实验能级,介绍实验系统的结构,对在实验中观察到的一些现象进行介绍说明,通过实验结果与理论上所预测到的光谱进行拟合对比,初步得到了自发辐射相干效应下的荧光光谱。本论文为缺少实验验证的有关自发辐射相干的理论研究提供了重要的实验依据,为以后对其进行更加深入的研究起到了很好的参考及推动作用。

曾志强^[10]（2010）在《真空辐射背景下原子系统的光学性质》文中研究指明自70年代以来,作为量子光学中非常重要的基本物理现象,原子相干引起了人们的极大关注。真空场诱导相干（Vacuum Induced Coherence,简称VIC）就是一个重要的原子相干效应。这种相干效应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。真空场诱导相干能够引起原子光谱一系列的变化,特别是对电磁诱导透明（Electromagnetically Induced Transparency,简称EIT）的影响尤为突出。因为电磁诱导透明就是通过外加相干场来诱导原子系统的相干性从而使探测光不被该原子系统吸收的物理现象。近年来,很多科学工作者对真空场诱导相干效应作了大量的研究,并发现真空场诱导相干能够产生很多有趣的现象,譬如粒子数捕获、无反转增益、无吸收高折射率、自发辐射的干涉相消和干涉相长、共振荧光、光速减慢等等。本论文就是在电磁诱导透明研究的基础上,结合以前真空辐射场方面的理论工作,提出实验室可行的原子模型并分析其有趣的光谱特征。为了更好地指导实验,本论文详细讨论了真空场诱导相干对梯形四能级原子系统中单光子和双光子透明的影响。另外,本论文还首次在Λ型三能级原子系统中研究了压缩真空场对原子系统瞬态响应过程的影响。本论文的具体内容如下:本论文的第一章,主要介绍了电磁诱导透明和真空场诱导相干的基本原理、研究进展等背景知识。在第二章,首先介绍研究光与物质相互作用所需的三种基本绘景,并指出它们之间的关联。接着,利用光与物质相互作用的半经典理论,分别推导了二能级原子系统和三能级原子系统中原子的哈密顿量、几率振幅以及密度矩阵方程。在第二章中我们还通过缀饰态、暗态和密度矩阵方程等三种方法来对EIT进行解释。第三章,我们提出一个新的梯形四能级原子模型,包含了能够引起EIT的两种最基本结构:V型能级和Λ型能级。当该原子系统的中间两个能级分别与真空辐射场相互作用耦合到基态和激发态时,自发衰变路径间的量子干涉效应导致了V型和Λ型的VIC。我们分别讨论了这两种类型的VIC对单光子和双光子电磁诱导透明的影响,并发现Λ型的VIC增强双光子的吸收,而对单光子的吸收几乎无影响;V型的VIC抑制单光子和双光子的吸收。第四章,我们将首次在含时情况下研究压缩真空场对Λ型三能级原子系统中吸收谱和粒子数布居的影响。通过对比压缩真空场和VIC对原子系统瞬时吸收特性的影响,我们发现,在弱探测场情况下,瞬时吸收和增益、吸收谱稳态值以及达到稳定的响应时间等可以通过压缩真空场来调节和控制。还讨论不同的初始条件下原子系统粒子数布居的情况,我们看到,当没有考虑压缩真空场时,无论VIC是否存在,稳态的粒子数布居都是与初始条件相关联的;但当考虑压缩真空场时,无论VIC是否存在,稳态的粒子数布居都不随初始条件改变而改变,从而得出影响稳态粒子数布居的主要因素是压缩真空场的结论。这些研究揭示了环境对原子系统的影响,为调制原子系统的光学性质等方面提供积极的意义。

二、准Λ型四能级系统中的超窄谱线的研究（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、准Λ型四能级系统中的超窄谱线的研究（论文提纲范文）

（1）基于半导体相干介质中的自发辐射谱的研究（论文提纲范文）

（2）耦合半导体量子阱中衰变相干及其对群速色散的影响（论文提纲范文）

（4）相干原子介质中的电磁感应透明、四波混频增益与双色光子带隙（论文提纲范文）

（5）量子相干介质中自发辐射及相关特性的理论研究（论文提纲范文）

（6）自发辐射相干效应的实验观测及其对探测场增益的控制（论文提纲范文）

（7）Doppler展宽的准Λ型四能级系统无反转激光相关控制的理论研究（论文提纲范文）

（8）驻波场感应原子相干效应的研究（论文提纲范文）

（9）三能级系统中自发辐射相干效应对共振荧光谱的影响（论文提纲范文）

（10）真空辐射背景下原子系统的光学性质（论文提纲范文）

四、准Λ型四能级系统中的超窄谱线的研究（论文参考文献）

• [1]基于半导体相干介质中的自发辐射谱的研究[D]. 张萍. 华东交通大学, 2017(02)
• [2]耦合半导体量子阱中衰变相干及其对群速色散的影响[D]. 邝耘丰. 华东交通大学, 2016(02)
• [3]基于布居数探测的准Λ型四能级原子高精度局域化研究[J]. 张蕾,张向阳. 激光与光电子学进展, 2015(11)
• [4]相干原子介质中的电磁感应透明、四波混频增益与双色光子带隙[D]. 杨红. 吉林大学, 2013(08)
• [5]量子相干介质中自发辐射及相关特性的理论研究[D]. 丁春玲. 华中科技大学, 2012(05)
• [6]自发辐射相干效应的实验观测及其对探测场增益的控制[D]. 田思聪. 吉林大学, 2012(09)
• [7]Doppler展宽的准Λ型四能级系统无反转激光相关控制的理论研究[D]. 刘中波. 山东师范大学, 2012(08)
• [8]驻波场感应原子相干效应的研究[D]. 万仁刚. 吉林大学, 2011(09)
• [9]三能级系统中自发辐射相干效应对共振荧光谱的影响[D]. 谢曼. 吉林大学, 2010(09)
• [10]真空辐射背景下原子系统的光学性质[D]. 曾志强. 四川师范大学, 2010(05)

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