一、驱动场失谐对Λ型原子EIT的影响(英文)(论文文献综述)
李晓旭[1](2021)在《基于金刚石色心体系的超宽带白光腔》文中认为近些年,随着宽带光通信和高灵敏度检测等技术的快速发展,白光腔引起了科研人员的极大关注。所谓白光腔,指的是在传统的法布里-珀罗腔中填充能够提供负色散并可以消除相位延迟的频率依赖性的介质,在连续频率范围内产生宽带共振的光学腔。基于白光腔自身独特的优点,它已经被应用于各个领域。众所周知,对于诸如引力波探测器和环形激光陀螺仪等精密测量仪器都需要高灵敏度,而想要具备高灵敏度则需要高精细的法布里-珀罗腔,但这样一般会损失带宽。白光腔就提供了一种解决这一问题的有效方法。因此,科研工作者们致力于从实验和理论的角度提出越来越多的方案来实现白光腔,例如基于四波混频、双暗共振系统、非线性色散以及利用光纤中受激布里渊散射等方案。然而,这些实现白光腔的方案获得的带宽基本保持在兆赫兹(MHz)量级,这对白光腔的应用造成了一定的限制。为了更好地将白光腔应用于未来的各个领域,本文提供了两种新方案来实现白光腔。一种是对既有的传统三能级Λ型原子系统进行改进,提出了一种利用双色耦合等效四能级系统实现白光腔的方案,在保证带宽没有明显变化的前提下有效降低了驱动场强度,进而降低了实验实现白光腔的难度。另一种是在法布里-珀罗腔中填充金刚石NV色心的方案,以获得GHz量级的超宽带白光腔。在第一个方案中,我们基于原有的三能级Λ型原子气体形成白光腔的方案,提出采用双色耦合机制来实现白光腔。这时系统的总极化率是由拉曼过程产生的非线性极化率和线性极化率叠加而成的,非线性极化率对原来的线性极化率进行了一定程度的补偿。在透明窗口范围不变的情况下,让色散斜率减小而尽量不引起其他变化,从而在保证带宽没有明显变化的前提下,实现了用较小的驱动场强度就可以形成白光腔。在第二个方案中,由于金刚石NV色心具有类似原子系统的能级结构及光学特性,而且相比原子体系来说,固体体系具有结构紧凑、性能稳定和抗干扰性强等优点,因此我们提出了在法布里-珀罗腔中填充NV色心来构造白光腔的方案。首先通过调节非相干泵浦速率和相干驱动场强度在相当宽的透明窗口内实现负色散,而后采用数值法找出了满足白光腔条件的驱动场强度。与原子三能级Λ型能级结构不同的是,NV色心系统中存在非均匀加宽,这是由于不同位置的局域场存在差异导致的。因此本文在针对两个不同能级的非均匀加宽均采用数值办法进行高斯积分运算之后,分析并讨论了该体系的白光腔条件,并在理论上得出可实现超宽带白光腔的结论。最后还设计和讨论了宽带全光学开关的理论方案,以期为宽带量子光学器件的发展提供技术储备。
李卓穗[2](2021)在《基于腔光力学系统的光传输特性研究》文中研究说明回音壁模式的腔光力学系统是结合了纳米机械振子和光学微腔体系,能利用光学辐射压力,在相干激光作用下诱导出光学模式和力学模式相互作用的系统。近年来,随着对光信息处理研究的不断深入,对腔光力系统中的量子光学效应的探索就显得格外重要。本文主要以研究腔光力学系统中是否存在电磁诱导透明效应(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)和 Autler-Townes分裂(Autler-Townes splitting,ATS)为目标,开展了如下工作:一、由理论推导及仿真,得出回音壁模式的腔光力学系统中同时存在光力诱导透明效应(Optomechanically Induced Transparency,OMIT)和ATS的结论,并通过连续调控耦合强度和腔模耗散率,实现二者的相互转换;二、为客观区分这两种效应,除使用赤池信息准则(Akaike Information Criterion,AIC)这一经典判别方法在数值上比较两种现象的权重值大小外,还验证了贝叶斯信息准则(Bayesian Information Criterion,BIC)和 Hannan-Quinn 准则(Hannan-Quinn Criterion,HQ)在区分上的可靠性。通过本文的研究工作,一方面可以为借助腔光力学系统进一步发展光存储、慢光传输等应用提供技术和理论上的借鉴,另一方面,新的模式判别准则将为理解该系统中场的特征提供新的数值工具。
时子豪[3](2020)在《基于电磁诱导透明的量子热机研究》文中提出电磁诱导透明(Electromagnetically induced transparency)是量子光学领域中一种非常有趣的现象,它是由多能级原子和相干光场相互作用过程中产生的原子相干和量子干涉效应导致的。它的发现带来了许多有价值的应用,例如,光群速度减慢、可逆光存储和非线性增强等。从发现至今,人们一直在研究它的潜在价值。近几年,量子热机在许多应用方面也有了发展和进步,甚至在一些特殊的条件下其可以克服卡诺热机的极限值,量子热机可以通过量子相干性来大幅度调节。所以有人把量子热机与电磁诱导透明相结合,利用EIT构建一种非传统的近似理想的量子热机。我们对此进行了深入地研究和学习。在前人的研究工作基础之上,我们进行了改进,我们在本文中提出了两种方案:第一个方案是在原有Harris的工作基础上,通过在两个低能级之间增加一个微波场,来达到增强输出亮度的效果;第二个方案是考虑在非均匀加宽固态介质中如何实现量子热机,研究发现并不是所有的材料都适合用来实现量子热机。第一个方案中,我们通过在三能级A-型的原子系统中外加一个微波场来调节吸收截面和发射截面。我们发现这种微波辅助的原子系统,只有当(i)所有的激光或者微波场和他们各自相关的跃迁共振时;(ⅱ)这些场之间的相对相位是nπ(n=0,±1,±2,……)时,它才表现出类似于热机的行为。尤其是在无反转激光的阈值之下,热机输出场的亮度随着微波场强度的增大而增强,并且在一个弱的微波场下,它的亮度是没有加入微波场的十倍(甚至更多)。同时我们也注意到,微波场可以等效地增强(减弱)热(冷)库的温度。第二个方案中,我们在理论上给出了如何用非均匀加宽固态介质来实现量子热机。固态介质的主要特性是其会产生光学跃迁和自旋跃迁的非均匀展宽。我们从数学上验证了一种替换方法,即从均匀加宽气态介质的极化率通过积分后得到非均匀加宽固态介质的极化率,这其中存在一种较为简单的替换方法,并且关于选择的材料是否能实现量子热机,我们给出了一个条件表达式,并且选取了两种不同的材料进行讨论。我们发现符合条件的材料能在线中心处产生即窄又亮的亮度。
高文静[4](2020)在《冷原子系统中基于拉氏变换法的电磁感应光栅的研究》文中进行了进一步梳理近年来,在光与原子相互作用的研究领域中,以量子相干和量子干涉为基础的电磁感应光透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)和电磁感应光栅(Electromagnetically Induced Grating,EIG)现象引起了许多研究者的广泛关注。电磁感应光透明是利用一束较弱的探测光和一束较强的耦合光作用在原子系统中,通过量子相干和量子干涉,使介质对探测光的吸收减少,甚至减小为零,呈现出透明窗口。在电磁感应光透明的基础上,用驻波场代替耦合场中的行波场,在原子介质中出现类似夫琅禾费远场衍射的光栅,称其为电磁感应光栅。本文的主要工作有:1、介绍了两种求解吸收系数和折射系数的方法,第一种是在相互作用表象下,利用旋转波近似和几率振幅法得到系统的密度矩阵运动方程,然后直接求解稳态时的吸收系数和折射系数。第二种是在密度矩阵运动方程的基础上,利用拉氏变换法求解吸收系数和折射系数。2、在电磁感应光透明的基础上,在三能级Λ型原子系统和四能级N型原子系统中模拟电磁感应光栅现象,分别得到一阶衍射效率为22.22%和29.07%。在实际的实验以及应用中,原子的能级较为复杂,因此我们将能级结构扩展到六能级原子,在六能级Λ型原子系统中模拟电磁感应光栅,分析了各个参数对一阶衍射光强的影响,选择合适的参数,得到一阶衍射效率为16.87%。3、为了在复杂原子能级中寻找更高的衍射效率,考虑在六能级原子Λ型原子系统的基础上再多加上一个场,形成了六能级N型原子模型。考虑到激发态能级之间较为接近,同时加上两个场,不能直接求解,我们用拉氏变换法求解吸收系数和折射系数,并在此基础上模拟电磁感应光栅现象,得到了两种类型的六能级N型原子模型。分析各个参数对一阶衍射效率的影响,在能级13,24之间加上场时,得到一阶衍射效率为33.78%,这与理想的相位光栅(34%)非常接近;在能级13,25之间加上场时,得到了一阶衍射效率为27%,在此基础上与四能级N型原子系统和六能级Λ型原子系统进行对比。结果显示,用两种方法求解吸收系数和折射系数,并在此基础上得到电磁感应光栅,用拉氏变换法求解出六能级N型原子系统的电磁感应光栅一阶衍射效率要高于四能级N型原子系统和六能级Λ型原子系统,为相关的实验和研究提供一定的理论基础。
田璐槐[5](2014)在《多能级原子体系中光学双稳态的研究》文中认为量子干涉是一种完全区别于经典干涉的量子现象,它描述的是同一个量子系统若干个不同态叠加成一个纯态的情况。在量子干涉介质中研究光学双稳态具有很重要的价值和意义。三能级原子系统相对于二能级系统有一个最主要的优势就是作为非线性媒介原子进入光学腔中可以使用原子相干诱导,这样就能使三能级系统中的吸收、色散以及非线性性能得到大幅度的提升,从而使光学双稳态的现象更加明显,同时也能更好的了解光学双稳态的性质以及影响因素。本论文主要研究了两种不同结构模型下的光学双稳态,运用密度矩阵方法,详细考察了各个参数对光学双稳态的影响。具体内容有:(1)详细介绍了本论文的背景知识,以及各种相关现象的研究现状。(2)重点讨论了描述量子系统的三种绘景,光与物质相互作用的半经典理论,详细推导了密度矩阵公式,描述了光学双稳态的研究方法等基本理论工具。(3)运用密度矩阵法研究了一种三能级Λ-型在主动拉曼增益系统中并将其放入单向环形腔中被两个光场所驱动的光学双稳态现象。通过改变所加的光场频率,电子合作参数,能级失谐量等参数可以明显的控制和改变光学双稳态,并且给出了这些参数的大致可调范围。(4)研究了共振类系统中的三脚架型四能级原子介质被三个光场所驱动,然后将其放入单向环形腔的双稳态行为。通过研究发现驱动场和控制场的频率,合作参数,以及失谐量都能不同程度的影响光学双稳态的产生,还给出了双稳态的阈值宽度以及可调参数的取值范围,为实验上控制和实现光学双稳态提供了理论依据。
严冬[6](2013)在《里德堡原子中量子相干与量子关联的光学操控》文中研究指明处于高激发态的里德堡原子具有一些独特的原子属性,例如较长的辐射寿命和较大的电偶极矩等。这些普通原子所不具备的特性是实现很多量子信息处理任务的有效资源。例如,对里德堡原子之间的长程偶极相互作用进行光学控制可执行量子门操作和制备量子纠缠态。特别地,偶极相互作用能引起一种里德堡激发的阻塞效应:在一个微米尺度的介观区域内,最多只有一个原子能被激发到一个主量子数很大的里德堡态上。实际上,偶极阻塞效应是很多新近提出量子操控方案的物理基础,包括原子纠缠的相干制备、单光子源的可靠产生、多体系统的量子模拟等。本论文的主要工作是:利用基于电磁感应透明现象和受激拉曼绝热过程的量子光学技术来操控超冷里德堡原子的激发行为,并借助显着的偶极阻塞和反阻塞效应实现多原子纠缠和光子关联的相干产生和量子控制。在第三章中,我们在单光子大失谐、双光子共振跃迁主导的参数机制下研究五能级Λ型原子系统的稳态光学响应。我们发现,两个弱场的同步吸收可以充分地压缩在一个较窄的光谱区域内产生电磁感应透明现象。本质上,双光子电磁感应透明是由不同双光子跃迁路径间的相消干涉形成的。为了更透彻地认识其物理实质,我们将双光子跃迁占主导地位的五能级Λ型系统绝热地约化为只有双光子跃迁的简单三能级Λ型系统。相应地,原来的哈密顿变为三能级约化系统的有效哈密顿。与典型的单光子电磁感应透明相比,双光子电磁感应透明光谱除了在细节上与其有差异外,整体轮廓基本类似。这意味着,在双光子主导的前提下,绝热消除单光子跃迁的同时会充分保留双光子相消干涉的性质。此外,当考虑高主量子数里德堡能级时,数值结果表明双光子电磁感应光谱对超冷里德堡原子间强烈的偶极-偶极相互作用不敏感。在第四章中,我们研究探测光通过相互作用超冷87Rb原子样品的透射强度和光子关联性质。在倒Y型原子的透射谱中可以找到两个电磁感应透明窗口,一个对探测场强度敏感,另一个则不受探测场强度影响。这意味着前者伴随着正常合作光学非线性效应,而后者是线性光学响应的结果。另外,我们发现非线性效应导致透明窗口内双光子关联被强烈地压缩,而在线性与非线性透明窗口之间的双光子关联则大大增强。在两个透明窗口简并的情况下,可以看到非线性窗口隐藏在线性窗口后面,透明窗口凸显的是线性光学响应。鉴于此,我们可以灵活地操控量子光场的传播和演化。在第五章中,我们研究探测场通过N型超冷里德堡原子样品的透射性质。由于里德堡激发的条件偶极阻塞效应,原子样品在电磁感应透明光谱上会表现出合作光学非线性效应,主要表现为探测透射强度和光子关联依赖于输入探测强度和输入光子关联。有趣的是,对应于不同探测失谐的两个透明窗口存在着两种行为相反(正常和反常)的非线性响应,这种显着的特点是四能级N型原子系统所特有的。正常(反常)合作光学非线性的特点是:随着探测强度和关联的增强,探测透射率和关联会减弱(增强)。由此可见,利用一种原子样品可以同时实现两种不同的非线性电磁感应透明,我们可以将其广泛应用到弱光信号的光子统计操控上,例如,在动力学的量子延迟和存储过程中获得聚束或者反聚束光子。在第六章中,我们研究稀薄的超冷原子样品中原子从基态到里德堡态有效激发的动力学性质。由于样品很稀薄,以至于每个微球内只包含有两个原子,因此原子样品可以近似地看作是由微球组成的。通过范德瓦尔斯势描述的偶极-偶极相互作用,微球内的一对原子会产生量子关联。数值结果表明,利用标准的受激拉曼绝热技术(斯托克斯场先于泵浦场作用形成反直觉时序),通过调制泵浦场和斯托克斯场的失谐,驱动稀薄原子样品进入偶极阻塞机制或者反阻塞机制。在偶极阻塞机制下,每个微球中仅有一个原子被相干激发到里德堡态,结果产生一种最大的原子纠缠态。而在反阻塞机制下,由于微球中的两个原子都被相干激发到里德堡能级上,所以激发过程中并不存在量子纠缠行为。但是当系统介于严格偶极阻塞和反阻塞机制之间时,演化的结果是产生另一种最大的原子纠缠态。值得注意的是,在范德瓦尔斯势不为零的情况下,系统准暗态的存在是实现两个原子同步激发到里德堡态的关键。综上,我们首先研究了弱场近似下的双光子电磁感应透明稳态光谱,发现它对里德堡原子之间的偶极相互作用并不敏感,其主要原因是弱场近似下的里德堡激发概率太低。然后,我们研究了里德堡原子中偶极阻塞效应导致的正常和反常合作光学非线性,发现在原子密度较大或探测光不太弱的情况下,电磁感应透明稳态光谱对探测光的输入特性非常敏感,这表明原子之间的长程偶极相互作用可以反映为光子之间的统计和关联性质。最后,我们利用受激拉曼绝热过程研究了里德堡原子的动力学激发性质,发现简单控制激光参数即可实现偶极阻塞或反阻塞效应,并以此为基础制备出不同的最大原子纠缠态。
贾铭[7](2012)在《三能级原子系统中光学双稳态的半径典理论研究》文中研究表明光学双稳态(Optical Bistability)一直以来都是量子光学和非线性光学中的一个重要研究领域,由于其潜在的应用价值,比如光学双稳器件在高速光通信、光学图像处理、光存储、光学限幅器以及光学逻辑元件等方面的广泛应用,吸引许多人对这一非线性现象进行研究。尤其是在1991年Harris研究小组发现EIT现象并引发人们极大的兴趣以来,原子系统中光学双稳态现象的半径典理论研究也开始逐渐增多。在这篇论文中,我们利用在半经典理论近似条件下,对一个单向环形腔中三能级原子系统的光学双稳态的行为进行了深入研究。本论文的具体工作可以分为如下三大部分:(1)简要介绍了光学双稳态的基本理论以及光学双稳器件相关基础知识;(2)对光学双稳态的相关基础知识进行了比较详细的阐述,具体包括:量子体系的三种基本绘景的描述、原子和光场相互作用的半径典理论、缓变波幅方程。(3)研究了在一个单向环形腔中三能级V-型原子系统的光学双稳态的行为,我们通过加入一个微波场来驱动两个上激发态之间超精细跃迁。通过Matlab编程进行数值计算分析,结果表明:通过调节微波场和耦合场强度可以控制光学双稳态的行为变化。具体来讲,随着相干微波驱动场强度的逐渐增加,光学双稳态阈值开始增大,磁滞回线的范围开始变宽。相比之下,当耦合场的强度逐渐增加时,光学双稳态阈值开始逐减小,磁滞回线也开始变窄。与此同时我们还讨论了三个光场的相对相位和原子合作参数对光学双稳态行为的影响。
李中华[8](2012)在《原子相干介质中探测场的量子噪声特性研究》文中进行了进一步梳理原子相干效应是实现量子存储和量子通信的重要基础内容。特别是电磁诱导透明效应(EIT),其可以有效地降低介质对光的吸收,同时增强色散,从而可以应用于诸如改变光的群速度,实现光量子存储,增强共振中心附近的非线性效应,无粒子数反转放大激光,电磁感应光栅,降低量子噪声,实现关联光子态存储,实现单光子的制备和存储等多个方面。然而,光与原子相互作用中不可避免地引入额外噪声的影响,使得输出场的噪声特性发生改变。这些由于原子辐射和位相到振幅噪声转化所引入的额外噪声使输出的量子态的保真度降低,无法满足未来量子中继和量子通信网络对高保真度量子存储的要求。因此,对原子相干效应中量子噪声特性的研究就显得尤为重要。本文回顾了一些典型的原子相干效应的发展历程,如相干布居俘获、电磁诱导透明、量子存储、电磁诱导吸收、驻波电磁诱导吸收以及无粒子数反转激光放大等等。本文紧接着在我们组之前关于优化电磁诱导透明介质中延迟光的量子噪声特性的工作基础上,主要做了关于激光线宽对原子相干效应的影响,基于EIT效应和Autler-Townes分裂效应(AT分裂)的非经典输出场的量子噪声特性比较以及基态受到扰动的四能级相干介质中输出场的量子噪声特性等工作。主要内容包括:1.研究了激光线宽对原子相干效应的影响。我们给激光器的驱动电流加上白噪声从而改变激光的线宽,通过平衡零拍的方法测量了激光的位相噪声到振幅噪声的变化。将加有白噪声的激光分别作为探测光和耦合光进行了电磁诱导透明的实验,并对相同条件下探测光和耦合光的线宽对EIT的透明程度和窗口宽度的影响做了比较。结果表明,耦合光的线宽变化对EIT的影响相对较大。2.研究了非经典光场通过原子相干介质后的输出噪声特性。理论证明,在非零探测频率条件下,通过调节探测光失谐,可以使我们在位相到振幅噪声转化的极小值处保持输入的量子特性。探测频率ω越小,则探测光的失谐应相应变大才能得到最优的输出噪声特性。这为我们今后提高量子存储的保真度提供了一定的理论依据。3.研究了动态斯塔克分裂诱导下的原子相干介质中非经典光场的输出噪声特性。理论基于“Λ型三能级结构+基态扰动”的实验模型,通过引入一束相干控制场的作用增加了对原子相干介质操控的自由度。输出场的噪声谱随着基态的斯塔克分裂而线性分裂,并且噪声最小值始终出现在双光子共振的地方。理论上不仅证明了非经典量子态可以在双透明通道中保持其非经典特性,还证明了弱场条件下的量子特性保持更易受基态退相干率的影响而衰减。控制场的失谐对输出场的噪声特性也有很大影响,它将导致不对称的一宽一窄的压缩窗口。在令探测频率等于控制场的Rabi频率时,我们始终可以在探测场的零失谐处得到最优的输出量子特性。4.针对文献中有关EIT和AT分裂的区别与联系进行了讨论,并得到了区分二者的判断标准。利用该判断标准对非经典光经过原子相干介质后的噪声谱进行了详细分析,并且同时考虑了介质的光学厚度对噪声谱的影响。理论证明非经典态在AT分裂条件下光疏介质中的存储具有更高的保真度,而EIT条件下输出场的噪声则会接近甚至超过散粒噪声基准,其量子存储更容易受到原子辐射所引入的额外噪声的影响而降低保真度。这为我们今后利用缀饰态方法判断破坏性干涉因子在量子存储以及输出场噪声特性保持方面的作用奠定了一定的理论基础。其中创新性的工作包括:Ⅰ.通过给激光器驱动电流注入白噪声的方法,验证了耦合光的线宽变化对EIT的影响相对较大。Ⅱ.证明了非零探测频率条件下最优的输出噪声特性始终发生在位相到振幅噪声转化的极小值处,并且探测频率ω越小,则探测光的失谐应相应变大才能得到最优的输出噪声特性。Ⅲ.基于“A型三能级结构+基态扰动”的实验模型,证明了在控制场的作用下原子相干介质可以打开多个透明窗口,并使非经典量子态在透明通道中保持其非经典特性。在探测频率等于控制场的Rabi频率时,我们可以始终在探测场的零失谐处得到最优的输出量子特性。Ⅳ.根据EIT和AT分裂的判断标准对非经典场通过三能级原子相干介质后的噪声特性进行了比较。理论证明AT分裂条件下(对应于强耦合场)的光疏或光密介质均可以保持输入的量子特性,而EIT条件下(对应于弱耦合场)则只有光疏介质可以保持输入的量子特性;同时,非经典态在AT分裂条件下光疏介质中的存储具有更高的保真度,而EIT条件下输出场的噪声则由于受到较大的原子噪声的影响会接近甚至超过散粒噪声基准。
田思聪[9](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》文中研究指明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。
崔淬砺[10](2010)在《Tripod型冷原子系统中多重暗态、弱光传播和双光子带隙的相干控制》文中研究指明现代光学技术使我们可以精确地通过原子去控制光或通过光去控制原子。比如利用相干制备,我们可以精确地操纵原子系统的光学响应特性,导致电磁感应光透明等一些有趣的现象。这些相干调控技术具有广泛的应用意义,从物理化学到量子计算机领域,它们都提供了有效的处理手段,因此吸引了人们浓厚的研究兴趣。本论文对基于原子相干效应的Tripod型冷原子系统中多重暗态、弱光传播和双光子带隙的相干控制进行了理论研究。首先,我们详细研究了这个系统对激光场的瞬态和稳态响应效应,分析了由两个基态能级构成的简单暗态是如何复杂地构成多重简并稳定暗态的。我们的解析方法可以轻松地扩展到其它复杂的原子系统,研究它们的暗态的普遍表达式。其次,我们针对三种不同情况研究了一个和两个探测脉冲在Tripod型冷原子系统中的传播动力学问题,提出通过精心地制备原子初态可以控制两个超慢探测脉冲之间的时间延迟。另外,通过引入一个弱非相干泵浦场我们可以进一步实现一个探测脉冲的传播群速度由超慢到超快的方便转换。最后,我们提出Tripod型冷原子系统在两束同向传播驻波场的驱动下,可以在不同探测共振位置处同时诱导产生完美的双光子带隙。并且分析了获得完美带隙以及分别独立操控两个带隙的参数条件。我们预期关于多重简并暗态的详尽的解析结果对制备任意原子裸态的叠加态有益,在量子非线性光学和基于暗态激子的多通道量子信息过程方面有潜在应用价值。弱光传播的相关研究结果对于在两探测脉冲之间实现有效的非线性相互作用十分有用,而光场之间的交叉耦合又是实现量子信息处理的前提。我们也希望关于双光子带隙相干控制的这些新结论有益于新颖的光子装置的设计,比如多通道全光开关和全光路由、动态诱导光学微腔等等。
二、驱动场失谐对Λ型原子EIT的影响(英文)(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、驱动场失谐对Λ型原子EIT的影响(英文)(论文提纲范文)
(1)基于金刚石色心体系的超宽带白光腔(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 白光腔的发展简介 |
1.3 NV色心简介及其相关领域的发展 |
1.4 论文结构及主要内容 |
第二章 相关理论工具及方法 |
2.1 量子光学基本理论和数学工具 |
2.2 原子相干简介 |
2.3 NV色心体系的量子相干 |
2.4 白光腔条件 |
2.5 半经典双色耦合理论 |
第三章 基于双色耦合三能级Λ型原子系统实现的白光腔 |
3.1 引言 |
3.2 利用三能级Λ型原子系统实现白光腔 |
3.2.1 理论模型与公式 |
3.2.2 数值结果及讨论 |
3.3 利用等效四能级系统(双色耦合)实现白光腔 |
3.3.1 理论模型与公式 |
3.3.2 数值结果及讨论 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于NV色心体系实现的超宽带白光腔 |
4.1 引言 |
4.2 理论模型与公式 |
4.3 数值结果及讨论 |
4.4 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
(2)基于腔光力学系统的光传输特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 论文的主要内容及章节安排 |
1.2.1 主要内容 |
1.2.2 章节安排 |
1.3 论文的特点及创新 |
第二章 腔光力系统的光力相互作用 |
2.1 腔光力系统概述 |
2.1.1 回音壁微腔的原理及应用 |
2.1.2 微腔倏逝场耦合原理 |
2.1.3 光力产生及腔光力系统的形成 |
2.1.4 几种常见的腔光力系统 |
2.1.5 相互作用重要参数 |
2.2 腔光力学系统哈密顿量 |
2.3 系统动力学方程表达式 |
2.4 系统量子描述 |
第三章 两种特殊量子光学效应 |
3.1 量子干涉效应 |
3.2 诱导透明机制 |
3.2.1 电磁诱导透明原理 |
3.2.2 光力诱导透明效应(OMIT)机制 |
3.3 Autler-Townes分裂效应 |
3.4 常用模式判别准则——AIC、BIC及HQ |
第四章 基于腔光力学系统的模式探究 |
4.1 腔光力学系统中OMIT和ATS效应 |
4.1.1 模型介绍 |
4.1.2 系统哈密顿量分析 |
4.1.3 探测光透射谱分析 |
4.2 耦合强度与腔模耗散率性能分析 |
4.2.1 OMIT效应域 |
4.2.2 ATS效应域 |
4.2.3 中间作用域(OMIT/ATS) |
4.2.4 Ωc/κ影响因素分析 |
4.3 三种数值性客观区分判别准则 |
4.3.1 模型选择原理 |
4.3.2 三种判别方式仿真验证 |
第五章 总结 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间发表的学术论文目录 |
(3)基于电磁诱导透明的量子热机研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
第一章 绪论 |
1.1 EIT的研究进展和现状 |
1.2 量子热机研究进展和现状 |
1.3 论文结构及主要内容 |
第二章 相关的物理背景理论基础 |
2.1 留数定理 |
2.2 留数的几种求法 |
2.3 几种基本物理绘景 |
2.3.1 薛定谔图像 |
2.3.2 海森堡图像 |
2.3.3 相互作用图像 |
2.3.4 三种图像的小结 |
2.3.5 三能级系统的密度矩阵方程 |
第三章 通过电磁感应透明实现微波增强型的量子热机 |
3.1 引言 |
3.2 模型、方法以及截面性质研究 |
3.3 结果与讨论 |
3.4 本章小结 |
第四章 在非均匀加宽的介质中实现量子热机 |
4.1 引言 |
4.2 理论模型、主要公式以及奇点分析 |
4.3 结果与讨论 |
4.4 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间公开发表论文及着作情况 |
(4)冷原子系统中基于拉氏变换法的电磁感应光栅的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 电磁感应光透明 |
1.2 电磁感应光栅 |
1.3 本论文的意义和结构 |
第2章 理论基础 |
2.1 光与原子相互作用基本理论 |
2.2 二能级原子系统的密度矩阵运动方程 |
2.3 三能级Λ型原子系统的电磁感应光透明 |
2.4 拉氏变换法求解吸收系数和折射系数 |
第3章 电磁感应光栅 |
3.1 经典衍射光栅 |
3.2 三能级Λ型电磁感应光栅 |
3.3 四能级Ν型模型的电磁感应光栅 |
3.4 六能级Λ型模型的电磁感应光栅 |
第4章 利用拉氏变换法计算六能级N型模型电磁感应光栅 |
4.1 在能级13,24 之间加场 |
4.1.1 能级模型和理论计算 |
4.1.2 图像分析 |
4.2 在能级13,25 之间加场 |
4.2.1 能级模型 |
4.2.2 数据分析 |
第5章 总结与展望 |
参考文献 |
作者简介及攻读硕士学位期间的科研成果 |
致谢 |
(5)多能级原子体系中光学双稳态的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 非线性光学介绍 |
1.3 光学双稳态及研究现状 |
1.4 量子相干效应 |
1.5 论文结构和主要内容 |
第二章 基本理论工具 |
2.1 量子系统中三种基本绘景的描述 |
2.2 光与物质相互作用的半经典理论概述 |
2.2.1 系统的哈密顿量 |
2.2.2 两能级原子与光场相互作用的描述 |
2.2.3 哈密顿量选取的技巧 |
2.3 原子的耦合和相干作用 |
2.3.1 原子模型的建立 |
2.3.2 对Λ三能级系统进行分析 |
2.3.3 原子跃迁的固有频率共振 |
2.4 研究光学双稳态的密度矩阵法 |
第三章 三能级Λ-型在主动拉曼增益相干介质中的光学双稳态 |
3.1 引言 |
3.2 模型与动力学方程 |
3.3 参数选取与结果讨论 |
3.4 结语 |
第四章 三角架型四能级相干介质中的光学双稳态 |
4.1 引言 |
4.2 模型与动力学方程 |
4.3 参数选取与讨论 |
4.4 结语 |
第五章 总结 |
5.1 主要工作回顾 |
5.2 本课题的改进和展望 |
参考文献 |
个人简历 在读期间发表的学术论文 |
致谢 |
(6)里德堡原子中量子相干与量子关联的光学操控(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 里德堡原子与量子信息技术 |
1.2 里德堡电磁感应透明 |
1.3 论文结构及主要内容 |
第2章 物理背景与理论基础 |
2.1 里德堡原子 |
2.1.1 基本性质 |
2.1.2 碱金属里德堡态 |
2.1.3 里德堡原子的寿命 |
2.1.4 里德堡原子间相互作用 |
2.2 光与二能级原子相互作用 |
2.2.1 独立原子系综 |
2.2.2 里德堡原子系综 |
2.3 偶极阻塞效应与反阻塞效应 |
2.4 原子相干效应 |
2.4.1 电磁感应透明 |
2.4.2 受激拉曼绝热过程 |
第3章 双光子共振跃迁主导的电磁感应透明 |
3.1 引言 |
3.2 理论模型及光学 bloch 方程 |
3.2.1 原始五能级Λ型系统 |
3.2.2 约化三能级Λ型系统 |
3.3 数值结果及缀饰态理论解释 |
3.4 偶极阻塞效应对双光子 EIT 的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 里德堡原子中的线性光学响应和合作光学非线性 |
4.1 引言 |
4.2 理论模型和方程 |
4.2.1 海森堡-郎之万方程和超级原子模型 |
4.2.2 条件极化率和传播方程 |
4.3 数值结果及理论分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于偶极阻塞效应的正常和反常合作光学非线性 |
5.1 引言 |
5.2 理论模型和方程 |
5.2.1 海森堡-郎之万方程和超级原子模型 |
5.2.2 条件极化率和传播方程 |
5.3 数值结果及理论分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 基于受激拉曼绝热过程技术的里德堡激发和纠缠制备 |
6.1 引言 |
6.2 理论模型及方程 |
6.3 数值结果及理论分析 |
6.4 本章小结 |
论文总结 |
参考文献 |
博士学习期间的科研成果 |
致谢 |
(7)三能级原子系统中光学双稳态的半径典理论研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 光学双稳态的研究背景 |
1.2 国内外光学双稳态(多稳态)的研究现状 |
1.3 本论文的主要研究内容 |
2 光学双稳态的基本理论及光学双稳器件 |
2.1 光学双稳态基本理论 |
2.2 光学双稳器件 |
2.3 光学双稳态的应用展望 |
3 基础理论知识介绍 |
3.1 描述量子体系的三种基本绘景 |
3.2 原子与光场相互作用的半经典理论 |
3.3 缓变波幅方程 |
4 微波驱动的 V-型原子系统中光学双稳态的相干控制 |
4.1 理论模型与动力学方程 |
4.2 数值结果与讨论分析 |
4.3 结论 |
结束语 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读学位期间发表的论文目录 |
(8)原子相干介质中探测场的量子噪声特性研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 原子相干效应综述 |
1.2.1 相干布居俘获 |
1.2.2 电磁诱导透明 |
1.2.3 光群速度减慢及光脉冲的存储与释放 |
1.2.4 电磁诱导吸收及反常色散 |
1.2.5 利用原子系综实现量子存储和获得量子关联 |
1.2.6 无粒子数反转放大激光 |
1.2.7 驻波电磁诱导吸收 |
1.3 本文的主要内容 |
第二章 激光线宽对原子相干效应的影响 |
2.1 引言 |
2.2 光与二能级原子相互作用的半经典理论 |
2.3 Λ型三能级EIT系统的吸收和色散特性 |
2.4 光谱技术分析-饱和吸收光谱 |
2.4.1 铯原子能级结构示意图 |
2.4.2 消多普勒背景饱和吸收光谱原理 |
2.4.3 铯原子饱和吸收谱的实验测量 |
2.5 激光线宽对电磁诱导透明的影响 |
2.5.1 实验观测铯原子D1线的EIT现象 |
2.5.2 EIT公式中激光线宽的引入 |
2.5.3 白噪声调制半导体激光光源的线宽导致输出噪声增加的实验测量 |
2.5.4 噪声调制下不同激光线宽时的EIT |
2.6 小结 |
第三章 原子相干介质中非经典光场的输出噪声特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 理论模型 |
3.3 理论模型的实验验证 |
3.4 压缩真空场通过原子相干介质后的噪声特性分析 |
3.4.1 输出探测光在零探测频率处的分析 |
3.4.2 输出探测光在非零探测频率处的分析 |
3.4.3 输出探测光的振幅噪声随探测频率的变化 |
3.5 小结 |
第四章 动态斯塔克分裂对原子相干介质中量子噪声的影响 |
4.1 引言 |
4.2 理论模型 |
4.3 强耦合场和控制场作用下的输出振幅噪声 |
4.3.1 输出振幅噪声在零探测频率处的分析 |
4.3.2 输出振幅噪声在频域中的分析 |
4.3.3 探测光零失谐处获得最小输出噪声 |
4.4 弱耦合场和控制场作用下的输出振幅噪声 |
4.4.1 输出振幅噪声在零探测频率处的分析 |
4.4.2 输出振幅噪声在频域中的分析 |
4.5 小结 |
第五章 原子相干介质中EIT和AT分裂的初步理论分析及其对输出探测光振幅噪声的影响 |
5.1 引言 |
5.2 A型三能级原子系统中的EIT与AT分裂 |
5.2.1 缀饰态方法求解EIT与AT分裂 |
5.2.2 EIT与AT分裂的区别与判断标准 |
5.3 四种三能级结构中的EIT与AT分裂 |
5.4 EIT和AT分裂对输出探测场振幅噪声的影响 |
5.4.1 不考虑基态布居数转移时两种效应对输出噪声的影响 |
5.4.2 考虑基态布居数转移时两种效应对输出噪声的影响 |
5.4.3 不同光学厚度时两种效应对输出噪声的影响 |
5.4 小结 |
全文总结和展望 |
参考文献 |
攻读学位期间完成的科研成果 |
致谢 |
个人简况 |
(9)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)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 共振荧光 |
1.1.1 共振荧光的基本原理 |
1.1.2 共振荧光的研究历史与现状 |
1.2 电磁感应透明 |
1.2.1 电磁感应透明的基本原理 |
1.2.2 电磁感应透明的研究历史与现状 |
1.3 自发辐射相干 |
1.3.1 自发辐射相干的基本原理 |
1.3.2 自发辐射相干的研究历史与现状 |
第2章 理论基础 |
2.1 描述量子系统的三种基本图像 |
2.1.1 薛定谔图像 |
2.1.2 海森堡图像 |
2.1.3 相互作用图像(狄拉克图像) |
2.2 光与物质相互作用的全量子理论 |
2.2.1 相互作用哈密顿和偶极近似 |
2.2.2 几率振幅法和旋转波近似 |
2.2.3 密度矩阵方法 |
2.2.4 缀饰态理论 |
2.3 光与物质相互作用的全量子理论 |
2.3.1 原子与光场的相互作用哈密顿 |
2.3.2 自发辐射的 Weisskopf-Weigner 理论 |
第3章 实验基础 |
3.1 铷原子相关参数 |
3.2 原子束装置 |
3.3 激光器稳频 |
3.4 数据采集 |
3.4.1 扫描标准具介绍 |
3.4.2 光子计数器介绍 |
3.4.3 探测光路和操作步骤 |
3.5 实验仪器简介 |
第4章 自发辐射相干效应对探测场增益的控制 |
4.1 引言 |
4.2 自发辐射相干效应对爪型原子系统的探测场增益的影响 |
4.2.1 理论模型 |
4.2.2 缀饰态表示 |
4.2.3 结果与讨论 |
4.2.3.1 简并情况 |
4.2.3.2 非简并情况 |
4.2.4 实验中如何实现 |
4.3 反 Y 型原子系统中相干场间相对相位对探测场稳态和瞬态吸收(增益)的影响 |
4.3.1 理论模型 |
4.3.2 稳态结果 |
4.3.3 瞬态结果 |
4.3.4 实验中如何实现 |
4.4 本章小结 |
第5章 自发辐射相干效应的实验验证 |
5.1 引言 |
5.2 通过观测吸收谱的变化来验证自发辐射相干效应 |
5.2.1 具有 SGC 效应的四能级原子系统 |
5.2.2 与具有 SGC 效应的原子模型等价的原子系统 |
5.2.3 SGC 效应的实验验证 |
5.3 通过观测共振荧光验证自发辐射相干效应 |
5.3.1 具有 SGC 效应的 V 型原子系统 |
5.3.2 与具有 SGC 效应的 V 型原子模型等价的梯型原子系统 |
5.3.3 中间峰线宽变窄的理论解释 |
5.3.4 SGC 效应的实验验证 |
5.3.5 耦合场失谐对荧光光谱的控制 |
5.4 本章小结 |
论文总结 |
参考文献 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(10)Tripod型冷原子系统中多重暗态、弱光传播和双光子带隙的相干控制(论文提纲范文)
提要 |
第一章 绪论 |
1.1 量子相干和量子调控 |
1.2 本论文的主要内容和结构安排 |
第二章 相关物理概念及研究背景 |
2.1 电磁感应光透明 |
2.1.1 引言 |
2.1.2 基本原理 |
2.1.3 历史发展 |
2.1.4 若干应用 |
2.2 光脉冲群速度调控 |
2.2.1 引言 |
2.2.2 慢光和快光的物理基础 |
2.2.3 利用电磁感应光透明技术实现慢光 |
2.2.4 其它几种在室温固体中实现慢光的方法 |
2.2.5 快光及其解释 |
2.2.6 慢光和快光的应用 |
2.3 全光诱导光子带隙结构 |
第三章 Tripod型原子系统中的多重简并暗态及其动态演化 |
3.1 引言 |
3.2 Tripod 型系统和密度矩阵方程组 |
3.3 开放Tripod 模型中的暗态 |
3.4 闭合Tripod 模型中的暗态 |
3.5 本章小结 |
第四章 Tripod型冷原子系统中的光脉冲群速度调控 |
4.1 引言 |
4.2 原子模型描述和理论推导 |
4.3 结果和分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 Tripod型冷原子系统中的动态诱导双光子带隙 |
5.1 引言 |
5.2 理论模型 |
5.3 数值结果和分析 |
5.4 本章小结 |
论文总结 |
参考文献 |
博士期间发表文章及获奖情况 |
致谢 |
中文摘要 |
英文摘要 |
四、驱动场失谐对Λ型原子EIT的影响(英文)(论文参考文献)
- [1]基于金刚石色心体系的超宽带白光腔[D]. 李晓旭. 东北师范大学, 2021(12)
- [2]基于腔光力学系统的光传输特性研究[D]. 李卓穗. 北京邮电大学, 2021(01)
- [3]基于电磁诱导透明的量子热机研究[D]. 时子豪. 东北师范大学, 2020(02)
- [4]冷原子系统中基于拉氏变换法的电磁感应光栅的研究[D]. 高文静. 吉林大学, 2020(08)
- [5]多能级原子体系中光学双稳态的研究[D]. 田璐槐. 华东交通大学, 2014(04)
- [6]里德堡原子中量子相干与量子关联的光学操控[D]. 严冬. 吉林大学, 2013(08)
- [7]三能级原子系统中光学双稳态的半径典理论研究[D]. 贾铭. 华中科技大学, 2012(06)
- [8]原子相干介质中探测场的量子噪声特性研究[D]. 李中华. 山西大学, 2012(12)
- [9]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)
- [10]Tripod型冷原子系统中多重暗态、弱光传播和双光子带隙的相干控制[D]. 崔淬砺. 吉林大学, 2010(08)