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《吉林大学》 2004年
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具有闭合环的四能级系统中依赖于相位的增益吸收特性

薛艳  
【摘要】:本论文主要研究存在量子干涉效应的四能级系统中弱探测场依赖于 相位的增益吸收特性,共分为两个部分: 第一部分:具有闭合环的四能级系统中依赖于相位的双窗口电磁感 应光透明  我们提出了一个新的实现双窗口电磁感应光透明的理论模型—具有 闭合环的四能级原子系统,如图 1 所示。两个强耦合场?1、?2分别作用    图 1. 具有闭合环的四能级结构图  WP=78 在跃迁|1|3 和| 2 |3希⒉ǔ?m将两个中间能级|1和| 2 相干耦合起来。在微波场?m 以及两个强耦合场?1和?2的作用下上能级 |3 以及两个中间能级|1 和| 2 形成闭合系统。弱探测场 ?p 探测闭合 环外能级|3和| 4 间的跃迁。如图 2 所示,该系统中闭合环相对相位差 Φ 对弱探测场吸收特性有着显著的影响:在三个外加场 Rabi 频率相同    图 2.以探测场失谐δ 和闭合环相对位相Φ为自变量的探测场吸收系数  p ?1 = ?2 = ?m =10 ,? p = 0.1,γ = γ31 =γ =1,γ 34 32 24=γ21 = γ14 = 0  ?1 = ?2 = ?m 和全共振条件δ1 = δ2 = δm 下,Φ 不仅能改变透明窗口的个数, 还能调整不同透明窗口的频率间隔;Φ =0和Φ = π 是两个特殊的相位, 2 在 Φ =0时双窗口透明退化为单窗口透明,而在Φ = π 时双窗口具有完 2 全相同的频率间隔。对于Φ =0和Φ = π 这两种特殊的情况,我们详细分 2 析了外加相干场 Rabi 频率对探测场吸收特性的影响。当Φ = π 时,三个 2 相干场Rabi频率对双窗口电磁感应光透明的作用大致相同,但是当Φ =0 WP=79 时情况却大不相同。总之,通过改变闭合环相对相位差Φ和外加相干场 Rabi 频率,我们观测到了具有不同频率间隔的双窗口电磁感应光透明。  Λ   图 3. 四能级原子结构图  第二部分:具有闭合环的四能级系统的增益特性  在实现双窗口电磁感应光透明的基础上加一非相干泵浦(如图 3 所 示),通过调节非相干泵浦的大小可以观测到两种不同的物理现象—对称  图 4. 对不同非相干泵浦Λ增益系数Im(χ)与探测场失谐δp的关系  ?1 = ?2 = ?m = 10 ,虚线Λ = 2 ,点线 Λ = 10 ,实线Λ = 24   WP=80 光放大以及增益平坦化。如图 4 虚线所示,当非相干泵浦较小即 Λ = 0.2? = 2 时,可以观测到具有三个较大增益峰值的对称光放大,其峰 值频率间隔与外加相干场 Rabi 频率成正比。继续增大非相干泵浦(图 4 点线),仍然可以观测到对称光放大,然而增益峰开始下降,并且伴随着 增益峰中间区域增益曲线的上升。当非相干泵浦增加至Λ = 2.4? = 24时, 由图 4 实线可知三个增益峰简并为一个。此时我们可以在较大频率范围 内观测到增益平坦化,然而该现象在增益中心有一个很小的增益峰。众 所周知在光通讯中增益要求完全平坦化,因此我们需要设法去掉增益中 心的小增益峰。经过理论计算我们发现改变相干场的强度并适当调节非    图 5. 探测场增益系数Im(χ)与探测场失谐δp的关系  实线?m =?2 =10, ?1 =15, Λ =36,虚线?1 =?2 =10, ?m =7.5, Λ =29 相干泵浦可以实现这一目的。如图 5 所示,实线表示减小微波场强度时 得到的增益平坦化,虚线表示增加耦合场强度时得到的增益平坦化。比 较两条曲线可知,随着相干 Rabi 频率的增加,增益平坦化的频率区域也 在增加,然而这一现象伴随着平坦化的增益幅值的降低。总之,在具有 闭合环的四能级系统中改变非相干泵浦的大小,可以实现两种不同的物 WP=81 理现象:具有三个增益峰的对称光放大以及在其基础上实现的增益平坦 化。当相干 Rabi 频率固定时,如果想得到较理想的对称光放大(增益平 坦化),那么需要在探测场跃迁上加一较小(大)的非相干泵浦。 
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:O431.2

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