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三能级原子系统中的光学双稳与多稳

李晓奇  
【摘要】:光学介质的双稳和多稳特性在非线性光学、量子光学中有着广泛的应用。在过去20多年的非线性光学的研究中,人们已清楚地认识到在光学腔场与二能级原子相互作用时,由于原子的非线性响应(介质的吸收和色散性质依赖于光强的效应),光学腔输出的光强呈现出非线性双稳特性,即一个输入态对应两个稳定的输出态。这种二能级原子加光学腔组成的非线性系统为我们提供了一个验证经典光学双稳理论的实验范例。 近年来人们开始注重对三能级和四能级介质系统的非线性光学性质进行研究。三能级介质和光学腔组成的非线性光学系统,在弱光条件下不仅具有强的非线性效应,而且增加了控制因素,同时还可以通过改变藕合光参量(强度.频率等)使光学双稳态阈值发生变化。强的非线性与光腔输出可控制特性相结合,使得三能级系统在全光学通讯和光量子信息处理中具有巨大的应用潜力。 本文研究了三能级V型系统中双稳和多稳行为的相干控制。结果表明,在双光子共振情况下,系统的光学双稳的阈值强度能有效地被相干场的拉比频率控制。随着相干场的拉比频率的增加光学双稳的阈值强度显著地减小。在非双光子共振情况下,系统呈现多稳态,并且多稳态的驰豫环宽度也随相干场的拉比频率的变化而变化。


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