【摘要】：激光問世之后,非線性光學(xué)作為一個(gè)新的學(xué)科發(fā)展方向得到了研究者的青睞,并且和量子光學(xué)以及激光物理學(xué)一起被廣泛而深入的研究。激光與物質(zhì)間的相互作用產(chǎn)生了一系列有趣的量子相干效應(yīng),如電磁感應(yīng)透明(Electromagnetic Induction Transparency)、相干布居捕獲(CoherentPopulation Trapping)、粒子數(shù)無(wú)反轉(zhuǎn)激光(Lasing Without Inversion)等。這些量子相干效應(yīng)又促進(jìn)了非線性光學(xué)的發(fā)展,如量子相干誘導(dǎo)巨克爾非線性、光學(xué)孤子、光學(xué)雙穩(wěn)(OpticalBistability)等等。其中光學(xué)雙穩(wěn)在光存儲(chǔ)、全光開關(guān)、電光轉(zhuǎn)換、光學(xué)晶體管、邏輯電路等方面存在著潛在的應(yīng)用價(jià)值,因此,很多研究者在理論和實(shí)驗(yàn)上對(duì)其展開了大量的研究工作。我們知道實(shí)驗(yàn)上去構(gòu)建量子相干,能夠?qū)σ恍┓蔷�性過程進(jìn)行有效的調(diào)制,產(chǎn)生我們所感興趣的現(xiàn)象。自發(fā)輻射誘導(dǎo)相干(Spontaneous Generated Coherence)作為一種特殊的產(chǎn)生量子相干的方法—通過非相干自發(fā)輻射過程產(chǎn)生的量子相干—引起了大量研究者的研究興趣。它是指不同的自發(fā)發(fā)射通道間的相互干涉所引起的相干,為控制原子介質(zhì)中的光學(xué)響應(yīng)提供了建設(shè)性的方法,因此大量的基于SGC的重要效應(yīng)已經(jīng)在原子系統(tǒng)中被研究。本論文基于自發(fā)輻射誘導(dǎo)相干效應(yīng),在三腳架型四能級(jí)原子系統(tǒng)中,主要研究了光學(xué)雙穩(wěn)以及光學(xué)多穩(wěn)效應(yīng)。本論文主要包括以下四部分:第一部分,主要介紹了光學(xué)雙穩(wěn)的研究背景及其現(xiàn)狀,然后又具體的描述了光學(xué)雙穩(wěn)的概念、產(chǎn)生原理、相關(guān)器件及分類以及光學(xué)雙穩(wěn)的半經(jīng)典理論。第二部分,介紹了非線性光學(xué)中光與物質(zhì)介質(zhì)相互作用的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí),主要包括量子力學(xué)中三種基本的物理繪景-薛定諤繪景、海森堡繪景以及相互作用繪景、光與介質(zhì)間的相互作用在偶極近似下以及旋波近似下的哈密頓量、光與物質(zhì)相互作用在半經(jīng)典理論下的兩種研究方法-幾率幅方法和密度矩陣方法、光的傳播理論。第三部分,首先簡(jiǎn)要闡述了自發(fā)輻射誘導(dǎo)相干的基本概念及其產(chǎn)生原理,以V型三能級(jí)原子為例,得出了自發(fā)輻射誘導(dǎo)相干存在時(shí)所滿足的條件,并且推導(dǎo)出了 V型、A型以及梯形三能級(jí)原子存在自發(fā)輻射誘導(dǎo)相干時(shí)的密度矩陣方程�；诖�,我們研究了三腳架型四能級(jí)原子系統(tǒng)存在多重自發(fā)輻射誘導(dǎo)相干時(shí)的光學(xué)雙穩(wěn)以及光學(xué)多穩(wěn)的特性。研究表明,光學(xué)雙穩(wěn)對(duì)自發(fā)輻射誘導(dǎo)相干效應(yīng)非常敏感,通過調(diào)節(jié)自發(fā)輻射相干的強(qiáng)度,可以控制光學(xué)雙穩(wěn)的閾值大小。我們還對(duì)比了單個(gè)、雙重以及三重自發(fā)輻射誘導(dǎo)相干對(duì)光學(xué)雙穩(wěn)的影響,結(jié)果表明,多個(gè)發(fā)輻射誘導(dǎo)相干的參與對(duì)光學(xué)雙穩(wěn)的閾值產(chǎn)生了抑制或者增強(qiáng)的作用。此外,在該原子系統(tǒng)中,我們還研究了多重相對(duì)相位對(duì)光學(xué)雙穩(wěn)以及光學(xué)多穩(wěn)的影響。由于光場(chǎng)和原子能級(jí)之間形成了一個(gè)封閉的環(huán)形結(jié)構(gòu),通過調(diào)節(jié)各驅(qū)動(dòng)場(chǎng)之間的相對(duì)相位就可以對(duì)系統(tǒng)的相干性進(jìn)行有效的調(diào)控,因此調(diào)節(jié)相對(duì)相位,能夠?qū)鈱W(xué)雙穩(wěn)的閾值大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),調(diào)節(jié)相對(duì)相位還可實(shí)現(xiàn)光學(xué)多穩(wěn),并且選取恰當(dāng)參數(shù)還可實(shí)現(xiàn)光學(xué)雙穩(wěn)與光學(xué)多穩(wěn)之間的相互轉(zhuǎn)換。第四部分,對(duì)本論文的主要內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié),并展望了光學(xué)雙穩(wěn)現(xiàn)象在未來科學(xué)以及實(shí)踐生活中的應(yīng)用前景。
【圖文】：

Ｐ２３邋＝邋０．９９，邐＝邐０；邋（ｃ）邐＝邋０．９９，邋＆邋＝邋Ｐ２３邐＝邋０；邋（ｄ）邋＆邋＝邋０．９９，邋Ｐ２３邋＝邐＝邐０；其逡逑他參數(shù)如圖３－６所示。逡逑Ｆｉｇ．邋３－７．邋（ｃｏｌｏｒ邋ｏｎｌｉｎｅ）邋Ｐｌｏｔｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ邋ｏｆ邋Ｉｍ（邋＜ｒ４１邋）（ｄａｓｈ邋ｄａｓｈｅｄ）邋ａｎｄ邋Ｒｅ（0＊４１）邋（ｓｏｌｉｄ邋ｌｉｎｅ）逡逑ｏｎ邋ｉｎｐｕｔ邋ｆｉｅｌｄ邐｜ｙ｜邐ｆｏｒ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邐ｖａｌｕｅｓ邋ｏｆ邋ＳＧＣ邐ｓｔｒｅｎｇｔｈ，邋（ａ）邐＝邐ｉ＾３邋＝邋／＾３邋＝邋０邋；邐（ｂ）逡逑Ｐ２３邋＝邋０．９９，邐＝邐０；邋（ｃ）邐＝邋０．９９，／Ｊ３邋＝邋Ｐ２３邐＝邋０；邋（ｄ）邐＝邋０．９９，邋Ｐ２３邋＝／＾２邋＝邋０；邐ｔｈｅ逡逑ｏｔｈｅｒ邋ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ邋ａｒｅ邋ｔｈｅ邋ｓａｍｅ邋ａｓ邋ｔｈｏｓｅ邋ｉｎ邋Ｆｉｇｕｒｅ邋３－６．逡逑圖３－８描述了二重自發(fā)輻射相干以及三重自發(fā)輻射相千對(duì)光學(xué)雙穩(wěn)的影響。如逡逑圖３－８邋（ａ）中的點(diǎn)劃線所示，當(dāng)／］２和＆同時(shí)存在時(shí)，即４＝巧３＝０．９９，４＝０，我逡逑們發(fā)現(xiàn)光學(xué)雙穩(wěn)出現(xiàn)了，并且雙穩(wěn)的閾值要比和Ｐ２３單獨(dú)存在時(shí)的有了顯著的X楀義狹�，晤U強(qiáng)梢醞ü員韌跡常稿澹ǎ幔┩己停懲伎闖隼礎(chǔ)５保校玻澈停ν貝嬖阱義希ㄊ玻沖澹交危劍埃梗�，＆邋＝邋０）或諗]停ν貝嬖冢ǎ﹀澹藉澹哄澹藉澹埃梗梗�，尸２_澹藉澹埃┦�，光学辶x纖紉不岢魷

本文編號(hào)：2643904