近年來,電磁誘導透明現(xiàn)象在量子光學領域中引起了研究人員的廣泛興趣。電磁誘導透明可以使介質的光學特性發(fā)生明顯的變化,主要表現(xiàn)為:介質的色散增強,線性吸收減少;易于相干控制原子與光量子態(tài)之間的轉化。因此,電磁感應透明效應十分重要,它有著許多潛在的應用。其中包括量子信息計算,光學多波混頻,光子存儲,無反轉激光和光學雙穩(wěn)態(tài)等。首先,介紹了分子磁體的發(fā)展歷程和基本性質,然后給出了分子磁體與電磁場相互作用的哈密頓量。以分子磁體為介質,研究了探測光的存儲與提取的過程。在這里,我們是將分子磁體簡化為一個雙Λ型四能級模型。通過薛定諤方程求解探測場的傳播方程并得到其近似解析表達式。討論并數(shù)值模擬了探測場光子的存儲與提取過程。其次,理論研究了分子磁體中的電磁誘導透明現(xiàn)象。在雙Λ型四能級分子磁體模型中,利用概率幅方法求解出密度矩陣方程,其研究結果表明:電磁誘導透明現(xiàn)象的發(fā)生明顯的依賴控制場的失諧量與控制場的拉比頻率。緊接著,運用海森堡方程求解其密度矩陣,我們從理論上研究了環(huán)型腔中分子磁體系統(tǒng)的光學雙穩(wěn)態(tài)及其相干控制,結果表明:通過控制失諧量,能級分裂間隔等耦合參數(shù),可以使其光學雙穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象明顯發(fā)生。 

【文章來源】：湖北師范大學湖北省

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

單分子磁體12Mn的21個能級

相干的結果。隨后，人們先后在鉛，銣以及鈉等原子的不同能級系統(tǒng)中觀測到了EIT效應，并將其分別用于同位素測定及光譜分析領域。早期的EIT實驗都是在氣體介質中實現(xiàn)的，如Rb的原子蒸汽。但近年來，固體介質中實現(xiàn)EIT的觀測得到了廣泛關注。這是因為固體介質具有高密度，不擴散和方便使用等優(yōu)點。所以，研究EIT及其相關效應具有重要意義[13]。1.3.2.EIT的物理機制電磁誘導透明現(xiàn)象是指一束探測光場與原子介質相互作用時，若再加入一個強驅動電磁場，原子介質對弱探測場呈現(xiàn)不吸收的現(xiàn)象。研究EIT最簡單的是三能級原子系統(tǒng)，其結構主要包括Λ-型，V-型和級聯(lián)型這三種，如圖所示1.4所示。EIT實現(xiàn)的條件為耦合場與探測場的頻率滿足雙光子共振。Λ-型V-型級聯(lián)型圖1.4雙模電磁場與三能級原子的相互作用下面我們以圖1.4中的Λ-型三能級原子模型為例進行討論，其哈密頓量為VHH0(1.2)其中0H為原子的自由哈密頓量3332221113210332211H(1.3)在相互作用繪景下經(jīng)過電偶極近似和旋轉波近似，可得相互作用哈密頓量H.c.}23ee13e{2cp31iiitptIpV(1.4)5

]4/))([(2)(~23133131piiii(1.8)利用復數(shù)極化率的定義和復數(shù)極化強度與電場之間的關系可以得到復數(shù)極化率的表達式]4/))([()(23130231pAiiiiN(1.9)其中，AN表示原子總數(shù)，0是真空中的介電常數(shù)，探測場的實部)Re(與虛部)Im(分別對應色散與吸收。圖1.5電磁誘導透明色散與吸收曲線在圖1.5中我們畫出了探測場的實部)Re(與虛部)Im(隨失諧量1/的變化關系，其它參數(shù)：14210，15.1p，以1為單位。當0時，虛部幾乎等于零，這表示吸收非常校1.4.光學雙穩(wěn)態(tài)的研究背景與原理1.4.1.光學雙穩(wěn)態(tài)的研究背景光學雙穩(wěn)態(tài)的原理是由keoSz等人[3]在1969年提出的，他們從理論上預言了吸收型雙穩(wěn)態(tài)的存在，并給出了產(chǎn)生光學雙穩(wěn)態(tài)的閾值條件。1975年，吉布斯等人[14]首先在含有Na蒸氣的法布里-珀羅腔里進行了實驗，發(fā)現(xiàn)了色散型的光學雙穩(wěn)態(tài)，根據(jù)理論計算了態(tài)方程和閾值條件。1976年Bonifaci和Lugiat等人[15]發(fā)表了半經(jīng)典平均場理論來解釋吸收型光學雙穩(wěn)態(tài)。同時，他們也在環(huán)形腔中研究了二能級原子系統(tǒng)，發(fā)表了包括吸收和色散的光學雙穩(wěn)態(tài)7


本文編號：3483037