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量子干涉在光与原子相互作用中的理论及应用

蔡立锋  
【摘要】: 光和原子相互作用中,由于原子能级间的干涉,出现了一些新现象,如电磁感应透明、无反转激光等。这些现象的研究在光信息存储,非线性光学,新的激光光源等许多方面都有非常重要的理论及应用价值。 本文主要的探讨了无粒子数反转激光的物理机制,建议了一种封闭的四能级无反转激光模型,并证明它也能够呈现无粒子数反转光放大现象。这种模型与典型的封闭三能级Λ型和V型原子无反转激光模型相比,非相干热辐射不再泵浦激发光放大的跃迁能级,它能够克服典型的三能级Λ型和V型原子无反转激光模型的一些限制,甚至在一定条件下不需要热辐射光场的反转条件。 另外,在这个模型中,我们发现相干泵浦光场和激发光放大跃迁的探测光场分别与各自所耦合的原子能级失谐相等时,随着失谐的增大探测光强度的增加速率有一个峰值,为解释这样的现象,我们提出两相干光场与三能级原子作用时存在着绝热的和非绝热的两种拉曼过程,因而存在着两种影响光场强度变化的机制,我们认为用这两种机制能够解释一般的由相干光诱导的原子能级的量子干涉所形成的无粒子数反转光放大现象。最后我们讨论了一般的开放三能级无反转激光模型,同样得到了无粒子数反转激光的条件,并在一定的简化的情况下求解了原子状态演化的波函数,通过对原子状态演化行为的分析,进一步印证了上面对无粒子数反转激光物理机制的解释。


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