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摘要:本文主要研究光泵浦效应对电磁诱导透明介质极化特性的影响.理论分析了耦合场分别与探针场同向和反向传播时,介质对探针场的色散和吸收特性.同时理论分析表明,相对二能级原子来说,由于耦合光的泵浦作用,在多普勒吸收基础上,原子对探针光的吸收增强,并且这种泵浦作用与耦合场传播方向无关.实验上验证了上述理论研究中原子介质对探针场的吸收特性.进一步地,实验研究了耦合光功率、频率失谐及粒子数密度等参量对泵浦率的影响,特别是对吸收宽度和深度的影响.
[硕士论文] 左鹏程
原子与分子物理 山西大学 2017(学位年度)
摘要:近些年,随着半导体激光器和冷原子技术的发展,基于原子非线性的腔-QED有了很大的发展。腔-QED在实验上能够实现原子与腔的强耦合,可以有效提高原子光学厚度,增强腔模与原子的相干相互作用,为有关原子相干的研究提供了一个崭新的平台。而在热原子腔耦合系统的实验研究中,大多数是在Λ型三能级原子耦合环形腔系统下进行的,腔模场(探测光)与单次穿过原子介质的耦合场同向传播,避免了多普勒效应。本文主要研究三能级原子与环形腔耦合系统下的四波混频效应。主要分为三个部分,具体内容如下:
  第一部分对原子系统中几种量子效应的研究和应用及原子腔系统作了简单介绍。
  第二部分研究了自由空间下光泵浦效应对EIT介质极化特性的影响。理论上,考虑到原子的多普勒效应,分析探针光与耦合光分别同向传播和对向传播时,原子介质表现出的极化特性,以及光泵浦效应对探针光极化特性的影响;实验上,在自由空间成功地验证了光泵浦效应对EIT介质吸收特性的影响。
  第三部分从实验上研究了Λ型三能级热原子与环形腔系统下的四波混频效应。讨论了由四波混频效应产生的反射谱随耦合光频率失谐、功率、粒子数密度等实验参量的变化规律。实验证实在原子共振中心产生的反射四波混频信号无法起振,其对腔模失谐不敏感,这主要是由于在原子跃迁中心,耦合场的泵浦效应导致的强吸收现象,抑制了反射信号在腔内共振;而在单光子失谐条件下,由于热原子的多普勒效应,使得前、反向耦合场对同一频率的腔模探针场及反射信号的吸收减弱,从而使其在腔内起振,获得线宽压窄的内腔反射四波混频信号,这对于下一步开展基于内腔四波混频信号的关联特性测量以及基于内腔受激拉曼散射的研究提供了非常重要的实验保证和参考。
  其中创新性的工作包括:
  1、基于原子-腔耦合系统,实验上获得了线宽接近于激光自然线宽的内腔四波混频信号,并且实现了在空间上与探针光的大角度分离,该结果在频率可调的多通道量子信息存储、全光控制的量子逻辑门操作、全光开关及路由等领域具有潜在的应用价值。
  2、理论上基于光泵浦引起的强吸收效应及热原子的多普勒频移效应对实验现象进行了定性的分析讨论,进一步丰富扩展了基于原子相干的四波混频效应及腔量子电动力学的应用范围。
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