本文選題：電磁感應(yīng)透明 + 摻鐠硅酸釔　； 參考：《南開大學(xué)》2013年博士論文

【摘要】：由相干光場與原子(分子)相互作用引起的原子相干效應(yīng)是當(dāng)前光學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域,利用原子相干效應(yīng)對光場攜帶的信息進(jìn)行存儲和處理是其中的一個(gè)重要研究內(nèi)容。在各種原子相干效應(yīng)之中,電磁感應(yīng)透明效應(yīng)相關(guān)的研究尤為引人注意。由于電磁感應(yīng)透明效應(yīng)具有強(qiáng)色散、強(qiáng)非線性等特點(diǎn),并且可以通過外部參數(shù)來調(diào)控,因此它在光脈沖群速度減慢及存儲、量子信息存儲與處理以及非線性效應(yīng)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 本論文建立在電磁感應(yīng)透明效應(yīng)機(jī)制下的光脈沖的存儲及讀取基礎(chǔ)之上,對光脈沖的存儲和讀取過程中的相位匹配條件、相位共軛波的產(chǎn)生、光渦旋所攜帶的拓?fù)潆姾傻拇鎯吞幚淼葍?nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析及研究。 首先,我們在理論上分析了光脈沖基于電磁感應(yīng)透明效應(yīng)的存儲和讀取過程存在的角度選擇現(xiàn)象,結(jié)果表明角度選擇性與相位匹配相關(guān)。設(shè)計(jì)了一個(gè)共焦實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),通過測量光脈沖的讀取效率與角度失配和頻率失配的關(guān)系曲線,對相位匹配條件進(jìn)行了表征,并對其應(yīng)用前景做了論述。 其次,我們對基于電磁感應(yīng)透明效應(yīng)產(chǎn)生相位共軛波的過程進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析,然后通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)配置,采用對光脈沖正向存儲和反向讀取的方法,成功地產(chǎn)生了一束非簡并共軛波,對其修復(fù)相位擾動(dòng)的功能進(jìn)行了演示,并研究了相位共軛波的反射率與讀取光光功率密度的關(guān)系。最后對這一過程中的相位匹配條件,即相位共軛波的反射率與角度失諧、頻率失諧的關(guān)系進(jìn)行了分析和研究。 最后,我們對基于電磁感應(yīng)透明效應(yīng)的光渦旋的存儲和讀取進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。由于光渦旋攜帶的軌道角動(dòng)量(即拓?fù)潆姾蓴?shù))是高維量子化的,因此可看做對光渦旋攜帶的高維信息的存儲。通過將參與光脈沖存儲和讀取相互作用的三束光調(diào)制成渦旋光,可以將光渦旋的軌道角動(dòng)量從原光場轉(zhuǎn)移到讀取出來的信號光場當(dāng)中,以實(shí)現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)移和處理。最后我們通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),成功演示了光渦旋攜帶的軌道角動(dòng)量在光脈沖存儲和讀取過程中的轉(zhuǎn)移。通過這種方法,可以對存儲的信息進(jìn)行邏輯操作(邏輯門)或者(高維)信息處理。
[Abstract]:The atomic coherence effect caused by the interaction between coherent light field and atom (molecule) is a hot field of optical research. The use of atomic coherence effect to store and process the information carried by optical field is one of the important research contents.Among all kinds of atomic coherence effects, the study of electromagnetic induction transparency effect is particularly interesting.Because the electromagnetically induced transparency effect has the characteristics of strong dispersion, strong nonlinearity, and can be controlled by external parameters, it slows down and stores in the optical pulse group.Quantum information storage and processing as well as nonlinear effects and other fields have a broad application prospects.This paper is based on the storage and reading of optical pulse under the mechanism of electromagnetic induction transparency, the phase matching condition and the generation of phase conjugate wave in the process of storage and reading of optical pulse.The storage and processing of topological charge carried by optical vortex are analyzed and studied in detail.Firstly, we theoretically analyze the angle selection phenomenon in the storage and reading process of optical pulse based on the electromagnetic induction transparency effect. The results show that the angle selectivity is related to the phase matching.A confocal experimental system is designed. The phase matching condition is characterized by measuring the relation curves between the reading efficiency and angle mismatch and frequency mismatch of optical pulse, and its application prospect is discussed.Secondly, we analyze the process of phase conjugate wave based on the effect of electromagnetic induction transparency in detail, and then design the experimental configuration, and adopt the method of forward storage and reverse reading of optical pulse.A nondegenerate conjugate wave is successfully produced and its function of repairing phase disturbance is demonstrated. The relationship between the reflectivity of the phase conjugate wave and the optical power density is studied.Finally, the relationship between reflectivity of phase conjugate wave and angle detuning and frequency detuning is analyzed and studied.Finally, the storage and reading of optical vortex based on electromagnetic induced transparency are studied theoretically and experimentally.Because the orbital angular momentum (i.e. topological charge number) carried by the optical vortex is high-dimensional quantization, it can be regarded as the storage of the high-dimensional information carried by the optical vortex.The orbital angular momentum of the optical vortex can be transferred from the original light field to the signal light field in order to realize the signal transfer and processing by modulating the three beams of light involved in the optical pulse storage and reading interaction into vortex light.Finally, we successfully demonstrate the transfer of orbital angular momentum carried by optical vortex during the process of optical pulse storage and reading.In this way, the stored information can be logically operated (logic gate) or (high-dimensional) information processing.
【學(xué)位授予單位】：南開大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：O441.3;TP333

【共引文獻(xiàn)】

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6 羅s，

本文編號：1736412