【摘要】：激光問世之后,非線性光學作為一個新的學科發(fā)展方向得到了研究者的青睞,并且和量子光學以及激光物理學一起被廣泛而深入的研究。激光與物質間的相互作用產生了一系列有趣的量子相干效應,如電磁感應透明(Electromagnetic Induction Transparency)、相干布居捕獲(CoherentPopulation Trapping)、粒子數(shù)無反轉激光(Lasing Without Inversion)等。這些量子相干效應又促進了非線性光學的發(fā)展,如量子相干誘導巨克爾非線性、光學孤子、光學雙穩(wěn)(OpticalBistability)等等。其中光學雙穩(wěn)在光存儲、全光開關、電光轉換、光學晶體管、邏輯電路等方面存在著潛在的應用價值,因此,很多研究者在理論和實驗上對其展開了大量的研究工作。我們知道實驗上去構建量子相干,能夠對一些非線性過程進行有效的調制,產生我們所感興趣的現(xiàn)象。自發(fā)輻射誘導相干(Spontaneous Generated Coherence)作為一種特殊的產生量子相干的方法—通過非相干自發(fā)輻射過程產生的量子相干—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,為控制原子介質中的光學響應提供了建設性的方法,因此大量的基于SGC的重要效應已經在原子系統(tǒng)中被研究。本論文基于自發(fā)輻射誘導相干效應,在三腳架型四能級原子系統(tǒng)中,主要研究了光學雙穩(wěn)以及光學多穩(wěn)效應。本論文主要包括以下四部分:第一部分,主要介紹了光學雙穩(wěn)的研究背景及其現(xiàn)狀,然后又具體的描述了光學雙穩(wěn)的概念、產生原理、相關器件及分類以及光學雙穩(wěn)的半經典理論。第二部分,介紹了非線性光學中光與物質介質相互作用的相關基礎理論知識,主要包括量子力學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、光與物質相互作用在半經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,首先簡要闡述了自發(fā)輻射誘導相干的基本概念及其產生原理,以V型三能級原子為例,得出了自發(fā)輻射誘導相干存在時所滿足的條件,并且推導出了 V型、A型以及梯形三能級原子存在自發(fā)輻射誘導相干時的密度矩陣方程�；诖�,我們研究了三腳架型四能級原子系統(tǒng)存在多重自發(fā)輻射誘導相干時的光學雙穩(wěn)以及光學多穩(wěn)的特性。研究表明,光學雙穩(wěn)對自發(fā)輻射誘導相干效應非常敏感,通過調節(jié)自發(fā)輻射相干的強度,可以控制光學雙穩(wěn)的閾值大小。我們還對比了單個、雙重以及三重自發(fā)輻射誘導相干對光學雙穩(wěn)的影響,結果表明,多個發(fā)輻射誘導相干的參與對光學雙穩(wěn)的閾值產生了抑制或者增強的作用。此外,在該原子系統(tǒng)中,我們還研究了多重相對相位對光學雙穩(wěn)以及光學多穩(wěn)的影響。由于光場和原子能級之間形成了一個封閉的環(huán)形結構,通過調節(jié)各驅動場之間的相對相位就可以對系統(tǒng)的相干性進行有效的調控,因此調節(jié)相對相位,能夠對光學雙穩(wěn)的閾值大小進行調節(jié)。進一步研究發(fā)現(xiàn),調節(jié)相對相位還可實現(xiàn)光學多穩(wěn),并且選取恰當參數(shù)還可實現(xiàn)光學雙穩(wěn)與光學多穩(wěn)之間的相互轉換。第四部分,對本論文的主要內容進行了總結,并展望了光學雙穩(wěn)現(xiàn)象在未來科學以及實踐生活中的應用前景。
【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)輻射相千對光學雙穩(wěn)的影響。如逡逑圖３－８邋（ａ）中的點劃線所示，當／］２和＆同時存在時，即４＝巧３＝０．９９，４＝０，我逡逑們發(fā)現(xiàn)光學雙穩(wěn)出現(xiàn)了，并且雙穩(wěn)的閾值要比和Ｐ２３單獨存在時的有了顯著的X楀義狹冢頤強梢醞ü員韌跡常稿澹ǎ幔┩己停懲伎闖隼礎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�，，尸２_澹藉澹埃┦�，光学辶x纖紉不岢魷

本文編號：2643904