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作者：郭瑞翔山西大学

学位级别：硕士

四波混频(FWM)作为重要的三阶非线性效应从上世纪以来就被广泛研究。随着电磁感应透明(EIT)等原子相干效应的发现,人们将EIT应用到FWM的研究中,极大地增强了FWM效率,产生的光束之间具有强的量子关联性可以用于许多领域,如:量子通信、光... 详细信息

四波混频(FWM)作为重要的三阶非线性效应从上世纪以来就被广泛研究。随着电磁感应透明(EIT)等原子相干效应的发现,人们将EIT应用到FWM的研究中,极大地增强了FWM效率,产生的光束之间具有强的量子关联性可以用于许多领域,如:量子通信、光谱分析和量子成像等,其研究使FWM的应用更加丰富。本文基于双EIT原子系统,开展有关FWM的理论和实验研究,论文主要分为以下四个部分:一:对本文涉及到的物理概念和相关背景做一些简要介绍。二:在双EIT系统下研究了具有双频段的双信道增益谱线。通过提高Cs原子气室温度操控其中一个EIT结构发生简并FWM,另外一个EIT结构中的泵浦场作为简并FWM的缀饰光场,使激发态能级发生Autler-Townes(AT)分裂。由于量子干涉,在三光子共振处FWM信号被抑制,增益谱线由原来的单频包络变为了“M”型的双频结构。而且缀饰场提高了原子相干基态的布居数,FWM信号的增益明显增强。理论上采用双边费曼图解的方法进行了理论分析与模拟,与实验现象吻合。从缀饰态角度解释了AT分裂,得出谱线分裂间距与缀饰场的功率和频率失谐的关系,实验上通过调节这些参数,对增益双峰的位置和频率间隔进行了灵活操控。三:研究了双EIT系统下的多个FWM过程。在第二章构造的双EIT原子系统下,重新调整两束泵浦光的空间结构,发现当两个EIT窗口完全重合时,系统内将发生多个FWM过程,实验上能够观测到空间分离的四组份光放大,通过对其进行拍频验证,得到了两对相差9.2 GHz的简并光束。根据动量和能量守恒,对可能发生的FWM过程进行分析讨论,实验上通过分别改变两束泵浦光的功率和频率失谐,观察了四组份光的增益变化规律。四:利用干涉法研究了轨道角动量(OAM)光束的拓扑电荷。为了将携带拓扑电荷的OAM光束应用于FWM的实验研究,首先需要对OAM进行鉴定。论文从理论上分别分析了球面波、平面波和OAM光束与OAM光束的干涉,根据理论模拟出了相应的干涉图形,并且分析了改变拓扑电荷,干涉图形产生的变化。通过实验得出干涉结果与理论模拟一致。获得了鉴定拓扑电荷的方法。

关键词：双电磁感应透明四波混频缀饰态频分复用多组份光放大轨道角动量光束

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Y型四能级中的双电磁感应透明和超窄吸收

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光学学报 2004年第4期24卷 563-567页

作者：张衍亮张循利孙真荣丁良恩王祖赓华东师范大学物理系光谱学与波谱学教育部重点实验室上海200062 滨州师专物理系山东滨州256604

采用密度矩阵方程 ,对双光场耦合的分子Y型四能级系统的粒子数分布和吸收特性进行了计算和分析 ,在此能级系统中得到了双暗态共振和双电磁感应透明 ,并讨论了相应的物理机制。同时 ,我们讨论了Y型四能级两个上能级的自发辐射产生的量子... 详细信息

采用密度矩阵方程 ,对双光场耦合的分子Y型四能级系统的粒子数分布和吸收特性进行了计算和分析 ,在此能级系统中得到了双暗态共振和双电磁感应透明 ,并讨论了相应的物理机制。同时 ,我们讨论了Y型四能级两个上能级的自发辐射产生的量子干涉效应对电磁感应透明的影响 ,发现自发辐射干涉相消可以产生超窄线宽和导致探测光的吸收增强 ,自发辐射干涉相长可以展宽谱线和减弱探测光的吸收 ,并运用缀饰态理论对以上计算结果进行分析。

关键词：量子光学量子干涉双暗态共振双电磁感应透明超窄线宽自发辐射密度矩阵方程

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非对称半导体双量子阱中的双电磁感应透明现象

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铜仁学院学报 2016年第4期18卷 40-43,46页

作者：张蔚曦张愉金慧铜仁学院物理与电子工程学院贵州铜仁554300 南京邮电大学光电工程学院江苏南京210023

对在交叉耦合纵波光学声子(Cross-coupling Longitude-optical Phonons,简称CCLOP)弛豫时四能级非对称N型半导体量子阱系统的光吸收特性进行了研究。研究表明,在线性范围内,在该系统中能够实现电磁感应透明效应(Electromagnetically Ind... 详细信息

对在交叉耦合纵波光学声子(Cross-coupling Longitude-optical Phonons,简称CCLOP)弛豫时四能级非对称N型半导体量子阱系统的光吸收特性进行了研究。研究表明,在线性范围内,在该系统中能够实现电磁感应透明效应(Electromagnetically Induced Transparency,简称EIT),并且这种EIT效应依赖于光场与系统的谐振控制和CCLOP弛豫;尤其是当空穴态和反键态之间的跃迁频率较大时,系统会出现双EIT现象。有趣的是,当CCLOP弛豫增大时,将出现近乎完美的双EIT现象。研究结果在全光开关和其他的光信息工程中有着潜在的应用。

关键词：双电磁感应透明半导体量子阱纵波光学声子

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自发产生相干对Y型四能级原子系统探测吸收的影响

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量子光学学报 2012年第4期18卷 328-334页

作者：王丽秦怡李根全张萍徐海如刘克涛南阳师范学院物理与电子工程学院河南南阳473061

在与三个场相互作用的Y型四能级原子系统中,利用密度矩阵方程计算了介质对探测场的吸收,分析了自发产生相干对探测吸收的影响。结果发现:随着自发产生相干的影响,在共振中心处,探测吸收表现出不同的现象。当自发产生相干对探测吸收产生... 详细信息

在与三个场相互作用的Y型四能级原子系统中,利用密度矩阵方程计算了介质对探测场的吸收,分析了自发产生相干对探测吸收的影响。结果发现:随着自发产生相干的影响,在共振中心处,探测吸收表现出不同的现象。当自发产生相干对探测吸收产生相消干涉时,随着自发产生相干的增强,在共振中心处削弱吸收,出现增益。当自发产生相干对探测吸收产生相长干涉时,随着自发产生相干的增强,在共振中心处出现吸收增强,也即出现电磁诱导吸收(electromagnetically induced absorption,简称EIA),在共振两侧的双电磁感应透明强度(electromagnetically induced transparency,简称EIT)增强,窗口变宽。同时,在能级|3〉→|2〉与|4〉→|2〉的自发衰减速率比值不变下,当能级|3〉→|2〉与|4〉→|2〉的自发衰减速率减小时,在共振中心处,吸收线宽变窄,共振两侧的透明窗口变宽。

关键词：量子光学自发产生相干相长干涉相消干涉双电磁感应透明 Y型四能级原子系统

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四波混频产生133Cs原子吸收频段内压缩光的研究

四波混频产生133Cs原子吸收频段内压缩光的研究

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作者：韩静雅山西大学

学位级别：硕士

双电磁诱导透明(双EIT)系统由于具有比EIT更强的量子相干性,可以有效抑制原子共振跃迁附近的频率二次吸收。本文基于双EIT原子系统,对简并四波混频增强效应、其产生的强度差压缩光以及利用空间复用级联四波混频产生的四组份光场进行了... 详细信息

双电磁诱导透明(双EIT)系统由于具有比EIT更强的量子相干性,可以有效抑制原子共振跃迁附近的频率二次吸收。本文基于双EIT原子系统,对简并四波混频增强效应、其产生的强度差压缩光以及利用空间复用级联四波混频产生的四组份光场进行了实验和理论研究。主要研究工作包括以下三个部分:一:研究了双EIT系统内简并四波混频的增强效应。利用双边费曼图解法对描述四波混频的相关密度矩阵元进行求解得到缀饰光场操控下四波混频增强的理论模拟,并利用铯原子气室在其D1线的超精细跃迁下展示了双EIT系统内简并四波混频增强效应。二:研究了双EIT系统内简并四波混频增强效应产生的Cs原子吸收频段内的强度差压缩光。首先对压缩光的探测方法进行了分析,之后通过操控实验中的相位匹配角度、原子气室温度、光场频率以及泵浦功率等实验参数,对增强的简并四波混频过程下产生的增益双光束的强度噪声进行测量,成功获得了原子共振跃迁频率附近-3.32 d B的强度差压缩。并研究了不同实验参数对压缩度和四波混频增益的影响。三:对双EIT系统内空间复用级联四波混频产生四组份增益光场进行了研究。在第二章的实验系统下,发现当两个EIT窗口完全重合时,系统具备非常强的量子相干,可以在单个铯原子气室内同步激发四种不同的四波混频过程,观测到了空间分离的四组份增益光场。利用光-原子相互作用的双边费曼图对空间复用级联四波混频在理论上进行了研究。根据可能的跃迁路径及相位匹配分别对单泵浦的简并四波混频和双泵浦的非简并四波混频进行了分析。通过计算密度矩阵元的三阶微扰项,并考虑原子运动带来的多普勒效应,最终分别模拟出了简并四波混频和非简并四波混频过程中探测光的增益谱。

关键词：双电磁感应透明四波混频强度差压缩双边费曼图四组份增益光场

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