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Ladder型三能级系统光学性质相干控制的理论研究

作　者: 李爱云
导　师: 樊锡君
学　校: 山东师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 无反转激光 Ladder型系统自发辐射诱导相干位相控制布居转移
分类号: O431.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

物质的光学性质和光学过程的相干控制研究是当前世界上光学研究中重要而活跃的前沿领域之一。相干控制的研究不仅有重要的理论意义,而且在量子光学、非线性光学、量子信息和光通讯等领域内都有重要的应用价值。原子相干现象在很多方面都具有潜在的应用价值,而在众多的原子相干现象中,无粒子数反转激光(Lasing Without Inversion简称LWI)引起了人们更大的兴趣和特别的重视。作为一种产生激光的新型机制,应用无粒子数反转激光可以在应用传统激光理论和方法很难甚至不可能产生激光的高频光谱区(X-射线甚至γ-射线区)产生激光,因此无粒子数反转激光的研究具有广阔的应用前景。本论文在前人研究工作的基础上,对Ladder型三能级原子系统光学性质相干控制的理论进行了研究,全文内容共分四章:第一章综述,对无粒子数反转激光和相干控制的研究意义、无粒子数反转激光产生的基本原理和当前研究现状进行了介绍。第二章从不同角度分析了开放的Ladder型三能级原子系统中自发辐射诱导相干(SGC)对增益、色散和粒子数差的影响。研究表明,通过调节SGC的强度可以实现电磁感应透明(EIT)、无吸收高色散、无粒子数反转激光(LWI)和反转激光之间的转换。此外,本章还分别分析了存在和不存在非相干泵浦两种情况下驱动场的Rabi频率,原子注入速率,退出速率比对系统增益的影响。第三章讨论了在自发辐射诱导相干的影响下,探测场和驱动场之间的相对位相对探测场的增益、色散和粒子数布居的控制作用。结果表明,通过位相控制,可以得到无吸收高折射率和电磁感应透明现象,实现从粒子数反转激光到无粒子数反转激光的转变;在SGC及位相控制的影响下,系统在无非相干泵浦时可以产生比有非相干泵浦时更大的无反转增益。另外,本章还讨论了非相干泵浦场的泵浦速率R,原子的退出速率r0和退出速率比X对系统增益(吸收)和布居数差的影响,并比较了开放系统和相应封闭系统的差别。第四章研究了超短激光脉冲作用下封闭Ladder型系统的布居转换。研究表明:粒子布居转移率与Rabi频率和啁啾率的取值有着密切的关系,通过选择适当的Rabi频率和啁啾率,能够实现粒子布居的近似完全转移(99.9%);另外,跃迁偶极矩的比值和超短激光脉宽对粒子布居转移也有较大影响。

全文目录

中文摘要  6-8
英文摘要  8-10
第一章综述  10-20
  §1. 无粒子数反转激光产生的基本物理机制  12-15
  §2. 研究状况  15-20
    2.1 相干控制研究现状  15-17
    2.2 无粒子数反转激光研究现状  17-20
第二章开放的Ladder 型系统中自发辐射诱导相干的影响  20-32
  §1. 系统模型与密度矩阵运动方程  20-22
  §2.数值计算结果和讨论  22-30
    2.1 有非相干泵浦场时的结果  22-26
    2.2 无非相干泵浦场时的结果  26-30
  §3. 小结  30-32
第三章开放的ladder 型系统中位相控制的研究  32-44
  §1. 模型与方程  32-34
  §2. 位相控制的影响  34-42
    2.1 有非相干泵浦的情况  34-40
    2.2 无非相干泵浦的情况  40-42
  §3. 小结  42-44
第四章超短激光脉冲作用下封闭Ladder 型系统的布居转换  44-54
  §1. 原子系统模型  44-46
  §2. 数值计算  46-53
  §3. 小结  53-54
参考文献  54-64
攻读硕士学位期间发表的论文  64-66
致谢  66

Ladder型三能级系统光学性质相干控制的理论研究

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