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基于受激拉曼绝热过程的光信息的存储及相干叠加态的研究

作　者: 宋晓丽
导　师: 高锦岳
学　校: 吉林大学
专　业: 光学
关键词: 光信息存储 存储时间 下降沿 粒子数分布 相干叠加态 频率转换 绝热过程 光开关 声光调制器 上能级
分类号: O431.2
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


本论文通过实验和理论实现了通过F-STIRAP技术,在三能级Λ型原子系统及四能级Tripod型原子系统中进行单光及多光信息的存储和提取恢复。由于F-STIRAP技术,使得光信息被绝热的存储和提取。同时,我们也研究了基于STIRAP技术中的光开关及频率转换。具体内容如下:第一部分:我们从理论和实验上研究了,基于F-STIRAP技术在三能级Λ模型下的光信息存储和提取恢复。我们利用F-STIRAP技术在87Rb原子的超精细结构中制备最大相干来进行光信号的存储。写场?1 （λ1 =794.9842 nm）先打开,然后写场Ω2 （λ2=794.9698 nm）再打开,我们使得这两个脉冲下降沿重合,制备了介质的两个低能级之间的最大相干,从而把这两个写场的光信息以最大相干的形式存于介质中。过一段时间,我们打开波长为794.9842 nm的读脉冲Ω3,恢复的光信息以波长为794.9698 nm的脉冲Ω4释放出来。类似的,我们打开波长为794.9698 nm的读脉冲? 4,光信息以波长794.9842 nm的脉冲Ω3形式被释放出来。我们的工作是结合了F-STIRAP和光信息存储技术,从而实现F-STIRAP机制下的光信息的存储和读取恢复。第二部分:本部分我们研究了三能级系统中,通过STIRAP技术实现光开关及光频率转换。在我们的工作中,仅仅通过调节Pump脉冲的脉冲宽度,就能实现对信号Probe脉冲调制的作用。当只打开Stokes脉冲,而Pump脉冲宽度为0ns时,Probe场经过介质后由于被完全吸收会被关闭。我们就说Probe场被关闭了。如果打开20ns的Pump短脉冲场,而且Stokes和Pump脉冲下降沿重合,则Probe脉冲经过介质后变为波长为λ2的脉冲。从而实现了光频率转变。如果我们接着增加Pump脉冲时间,导致Pump脉冲的前半部分与Stokes脉冲的后半部分重合。这种情况下,Probe场经过介质后是不会被吸收的,因此实现了Probe光被打开。第三部分:我们在理论和实验上研究了通过F-STRIAP技术,实现四能级爪形结构中基态的三个能级之间的最佳相干的制备,从而实现多光信息的存储和提取恢复。大部分的光存储工作都是对一个光信号进行存储和提取的,我们的工作中实现了多光信息的存储和提取恢复。写脉冲场Ω0,?1 ,Ω2下降沿重合,制备了原子基态三个能级间的最佳相干,从而把它们各自的信息存入这个最佳相干中。经过一定的存储时间后,我们打开Ω4作为读脉冲,能同时的读出光信息Ω3和Ω5。同样的,如果经过存储时间,我们打开Ω3,则光信息Ω4和Ω5能同时的被读出来。类似的,如果打开Ω5,光信息Ω4和Ω3被同时读出。上述实验及理论研究成果首先扩展了光信息存储技术,实现了多通道的提取恢复光信息,这在多通道全光开关,光信息领域,光信息处理,多通道光开关,及光图像存储中有重要的应用价值。光开关及频率转换技术实验结果在光网络,光计算,光通讯,光开关上都具有重要的意义。

全文目录


提要  4-8
第一章 绪论  8-32
  1.1 几个实现能级最大相干或粒子数完全转移的技术  9-25
    1.1.1 电磁感应光透明  9-14
    1.1.2 STIRAP和F-STIRAP技术  14-21
    1.1.3 SCRAP 和Half-SCRAP 技术  21-25
  1.2 光信息存储技术  25-29
  1.3 本论文的主要内容  29-32
第二章 光存储的理论工具和实验技术  32-67
  2.1 理论工具  32-55
    2.1.1 描述量子系统的三种基本图像  32-37
    2.1.2 光与物质作用的半经典理论  37-46
    2.1.3 光与物质作用的全量子理论  46-55
  2.2 实验基础  55-67
    2.2.1 铷样品  56-60
    2.2.2 声光调制器-AOM  60-63
    2.2.3 其它仪器及其参数  63-65
    2.2.4 单频连续激光场的参数  65-67
第三章 三能级铷原子系统中光信息的存储及在两个不同通道之间的转换  67-86
  3.1 引言  67-69
  3.2 理论模型及数值计算  69-76
  3.3 F-STIRAP 基础上的光信息存储的实验研究  76-84
  3.4 本章小结  84-86
第四章基于STIRAP技术实现光开关和频率转换及探测原子内部能级结构  86-97
  4.1 引言  86-87
  4.2 光开关和频率转换的实验装置及其结果  87-90
  4.3 光开关和频率转换的理论分析及数值模拟  90-94
  4.4 通过F-STIRAP 技术探测原子内部能级结构  94-96
  4.5 本章小结  96-97
第五章 基于F-STIRAP 的爪形系统的多光信息存储研究及三个基态相干叠加态的研究  97-113
  5.1 引言  97-99
  5.2 理论分析及实验装置  99-103
  5.3 数值模拟及实验结果  103-111
  5.4 本章小结  111-113
论文总结  113-115
参考文献  115-130
中文摘要  130-148
英文摘要  148-170
博士期间发表论文情况  170-172
致谢  172

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 光本性的理论 > 量子光学
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