在光與物質(zhì)相互作用的研究中,可由Bloch方程的同相分量u、正交分量v和粒子數(shù)反轉(zhuǎn)w來表征原子運動狀況,基于此來研究所引起的物理現(xiàn)象,如光譜燒孔、光子回波等。在已報道的基于光學(xué)Bloch方程的光物作用所產(chǎn)生的物理現(xiàn)象研究文獻(xiàn)中,僅關(guān)于入射光電場的幅度對原子的作用有深入的探討,并未考慮入射光電場相位的作用。基于此,本文的主要研究內(nèi)容如下:（1）利用慢變包絡(luò)近似和旋轉(zhuǎn)波近似詳細(xì)推導(dǎo)了含有相位項的光學(xué)Bloch方程,并求得了穩(wěn)態(tài)條件下的解析解;其次,由麥克斯韋波動方程出發(fā),以宏觀極化為橋梁,建立了Maxwell與Bloch方程之間的聯(lián)系,并推導(dǎo)了傳輸方程。（2）在穩(wěn)態(tài)條件下從Bloch分量粒子數(shù)反轉(zhuǎn)w出發(fā),推導(dǎo)了吸收系數(shù)的表達(dá)式,并簡略介紹了光譜燒孔現(xiàn)象在信號功率譜探測中的應(yīng)用。并進(jìn)一步研究了當(dāng)形成光譜燒孔的晶體作為濾波器時,寫燒孔光脈沖強度和晶體屬性對濾波器性能的影響。（3）在穩(wěn)態(tài)條件下從Bloch同相分量u和正交分量v出發(fā),研究了入射光電場相位對晶體粒子的作用。基于此,對宏觀極化所產(chǎn)生的矢量感應(yīng)電場做了詳細(xì)探討,并闡明了矢量感應(yīng)電場與傳統(tǒng)的宏觀極化輻射場之間的聯(lián)系。通過對矢量感應(yīng)電場分量... 

【文章來源】：天津理工大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

非均勻展寬譜上的光譜燒孔現(xiàn)象由于燒孔晶體擁有數(shù)十吉赫茲的非均勻展寬帶寬，和幾千赫茲的均勻展寬特性，不

脈沖持續(xù)時間1 1 2 t t t T，使得 Bloch 矢量由①旋轉(zhuǎn)到②，在，被激勵到上能級的粒子與低能級的粒子組成粒子相干態(tài)，并形成具有固定電偶極矩的集合[10]。然后撤掉第一束脈沖，使得電偶極矩發(fā)生自由感應(yīng)衰減時間內(nèi) Bloch 矢量會繞著 w 軸轉(zhuǎn)動，使得原子電偶極矩相位變得混亂，也即失相過程。接著當(dāng)?shù)诙䝼� / 2脈沖在2t 時刻入射到燒孔材料里邊且持續(xù)時2 2 t T時，會發(fā)生與第一階段1 1t t相同的過程，唯一不同的是初始條件不och 矢量旋轉(zhuǎn)到③的位置。撤掉脈沖后，原子電偶極矩繼續(xù)失相。最后當(dāng)?shù)谏涞骄w時，會使得布洛赫矢量旋轉(zhuǎn)到u v平面，此過程與前兩個脈沖的作。當(dāng)撤掉脈沖后，原子電偶極矩會發(fā)生與前邊失相過程相反的現(xiàn)象，此時 B繞著w軸向著v軸靠攏到④的位置，此時則會在特定的時刻產(chǎn)生宏觀極化輻射子回波現(xiàn)象[24,25]。課題組通過對光學(xué) Bloch 方程的數(shù)值仿真成功模擬出了光子回波形成過程量在不同時間段內(nèi)的變化情況[8]。先后成功通過控制輸入信號的起始頻率生了壓縮回波，并進(jìn)一步由此設(shè)計并產(chǎn)生了高時寬帶寬積且高重復(fù)頻率的周沖位置調(diào)制信號[26,27]。如果從產(chǎn)生壓縮脈沖的過程來理解，更能深入理解光成過程，通過光子回波現(xiàn)象形成壓縮回波的原理如圖 1-3 所示。

圖 2-1 二能級原子的能級躍遷示意圖[1]和2 分別為上下能級的弛豫速率，在本文中，原子所處的能級只能由若干不確定的狀態(tài)來描某刻所處的狀態(tài)可由不同原子能級的加權(quán)和表能級的本征態(tài)可得出原子系統(tǒng)的波函數(shù)或者波為:1 2 (t ) c (t ) 1 c (t ) 2 2 (t ), c (t )分別為態(tài)矢量 (t )按照 1 和 2 的的原子處于上能級和下能級的概率，在二能級所滿足的關(guān)系式為2 21 2c (t ) c (t ) 1。上，符號T 表示轉(zhuǎn)置共軛。在量子力學(xué)中，經(jīng)常者某一算子的平均，如對表示能量算符的哈密量的期望值：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Investigation of three-pulse photon echo in thick crystal using finite-difference time-domain method[J]. 馬秀榮,徐林,常世元,張雙根.  Chinese Physics B. 2017(04)
[2]Improving the intensity and efficiency of compressed echo in rare-earth-ion-doped crystal[J]. 馬秀榮,梁裕卿,王松,張雙根,單云龍.  Chinese Physics B. 2016(07)
[3]Characteristics of spectral-hole burning in Tm3+:YAG based on the perturbation theory[J]. 張世宇,馬秀榮,張雙根,陳雷,王夏洋,穆寬林,王松.  Chinese Physics B. 2014(06)

碩士論文
[1]基于光譜燒孔晶體材料產(chǎn)生任意信號的研究[D]. 梁裕卿.天津理工大學(xué) 2016



本文編號：3312025