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光子学报 2024年第2期53卷 190-199页

作者：方世超曾然徐静俏吕晓燕李浩珍杨淑娜羊亚平杭州电子科技大学通信工程学院杭州310018 同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室上海200092

基于五能级结构手征原子媒质,对光学时域隐身在外场调控下的实现进行了研究。在该五能级手征原子系统下,推导了原子媒质与光场参数相关的等效电磁响应参数的广义表达式,进而根据群折射率计算输出光脉冲。数值计算了五能级原子系统的外... 详细信息

基于五能级结构手征原子媒质,对光学时域隐身在外场调控下的实现进行了研究。在该五能级手征原子系统下,推导了原子媒质与光场参数相关的等效电磁响应参数的广义表达式,进而根据群折射率计算输出光脉冲。数值计算了五能级原子系统的外场以及原子媒质相关参数对隐身时域窗口大小以及形成时域窗口的光脉冲强度的影响。结果表明,时域窗口大小随控制场Rabi频率改变但基本不依赖于控制场的相位变化;两个耦合场相位在一个周期内的变化对左右旋圆极化输出波特性影响相反;两个耦合场中,当其中一个耦合场的Rabi频率减小时,对应时域窗口增大,但同时也会使形成窗口的脉冲强度减弱,而另一个耦合场Rabi频率则对时域窗口的大小影响较小。因此改变控制场和两个耦合场的强度、相位和失谐等参量可有效地调控输出脉冲的加速和延迟,产生显著的隐身时域窗口,提供了一种可操控的光学时域隐身的方案。

关键词：手征原子媒质磁电耦合光学时域隐身五能级系统量子相干

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手征原子媒质表面的光学性质研究

手征原子媒质表面的光学性质研究

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作者：张明月杭州电子科技大学

学位级别：硕士

激光相干制备原子和分子的量子态会引发光跃迁振幅的量子干涉。通过这种方式,可以显著地改变介质的光学特性,从而产生电磁感应透明和相关效应。这使得气相系统成为研究具有全新光学特性的介质的中心。在探测场和控制场作用下的五能级原... 详细信息

激光相干制备原子和分子的量子态会引发光跃迁振幅的量子干涉。通过这种方式,可以显著地改变介质的光学特性,从而产生电磁感应透明和相关效应。这使得气相系统成为研究具有全新光学特性的介质的中心。在探测场和控制场作用下的五能级原子系统,由于磁偶极跃迁与电偶极跃迁的相干耦合导致了电磁诱导手性,称此原子系统为手征原子媒质。本文主要研究了五能级手征原子媒质的Kerr/Faraday偏转效应,当外加在原子媒质上的控制场发生改变时,原子媒质的光学特性随之改变,从而达到控制Kerr/Faraday偏转的效果。具体工作如下:首先对近年来关于手征原子媒质相关特性和Kerr/Faraday效应的研究进行了概述,陈述了研究手征原子媒质的意义,然后详细描述了手征原子媒质的能级结构,同时因该介质的光学参数能够通过控制场调节,导出了具有磁电交叉耦合的手征原子媒质的介电常数,磁导率,手性系数和折射率的广义表达式。最后给出与手征介质相比,手征原子媒质的优越性及应用场景。本文接着推导了光从真空入射到手征原子媒质分界面处的反射系数和透射系数,根据计算结果得到了极化偏转率和反射波相位差的表达式,通过这两种性质研究了分界面处反射波的Kerr偏转效应。研究结果表明,对于s极化波入射,通过改变控制场的振幅与相位,可以得到多种不同的极化偏转现象。对于手征原子媒质来说,由于高失谐导致交叉耦合效应减弱,所以低失谐更容易实现完全极化偏转,当左、右旋圆极化波的折射率实部符号改变时,极化偏转随控制场振幅变化的结果不同。在高失谐高振幅的条件下,通过改变控制场相位可以改变满足完全极化偏转时的入射角大小;在低失谐的条件下,振幅的高低影响极化偏转结果,在高振幅时,可以得到完全极化偏转对入射角不敏感的情况,在低振幅时,可以得到大数值的p分量。接下来对透射波的偏转效应进行分析,在本文中研究了有限厚度手征原子媒质的Faraday效应。首先通过传输矩阵法得到有限厚度手征原子媒质的透射矩阵和反射矩阵,根据Faraday角的定义得到了Faraday角与手征原子媒质参数的关系表达式。通过改变控制场的振幅和相位,可以有效的控制Faraday效应,能实现最佳90°的Faraday偏转角。当消光系数为负时,垂直入射时的Faraday角可以得到很大改善,同时对入射波进行放大。通过改变手征原子媒质的厚度同样能够影响到Faraday效应,当手征原子媒质厚度足够大时,Faraday效应还具有一定的周期性。上述方法同样可以用于研究有限厚度手征原子媒质的Kerr效应。

关键词：手征原子媒质 Kerr效应负消光系数 Faraday效应

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