在過去的幾十年里,原子蒸汽中超慢四波混頻已得到廣泛的研究。如,人們已提出了利用電磁誘導(dǎo)透明、多光子量子相干以及雙電磁誘導(dǎo)透明等方法來實現(xiàn)高效四波混頻過程。然而,遺憾的是,以上的研究并沒有考慮光的軌道角動量的空間特性。攜帶軌道角動量的渦旋光作為近年來的一個熱門話題,由于它在光與物質(zhì)相互作用中表現(xiàn)出豐富的特性,已在量子信息和量子光學中有許多應(yīng)用。在本文中,基于軌道角動量光,我們開展了超慢傳輸機制下渦旋四波混頻的研究。相關(guān)的研究方法和理論分析將有助于軌道角動量光在量子光學和量子信息方面的研究。由于軌道角動量光在與物質(zhì)的相互作用中表現(xiàn)出來豐富的物理特性,其已是經(jīng)典光學和量子光學中一種非常重要的資源。首先,我們通過多光子量子干涉研究了四能級原子系統(tǒng)中的超慢渦旋四波混頻。研究發(fā)現(xiàn),軌道角動量光的空間結(jié)構(gòu)信息可以通過雙光子失諧量和三光子失諧量來操縱。同時,我們還給出了基于色散關(guān)系的詳細解釋,結(jié)果與我們的模擬結(jié)果吻合得很好。此外,為了更清晰地描述空間調(diào)制,我們將四波混頻場與同頻高斯光束進行了干涉。結(jié)果表明,干涉模式同樣也可以通過多光子失諧量來控制。我們的工作將在基于軌道角動量光的量子調(diào)控中具有潛在的應(yīng)... 

【文章來源】：安徽大學安徽省 211工程院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同l和p條件下的拉蓋爾高-斯光的空間強度分布圖

安徽大學碩士學位論文92.3和圖2.4所示。對于特殊情況l=0，p=0，這時的拉蓋爾-高斯便是常見的高斯光，其中心是個亮斑。除此之外的強度圖都呈環(huán)狀分布，其中心是暗斑，其相位在空間呈螺旋分布，這便是拉蓋爾-高斯光的特點。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在p不變的條件下，隨著l越大，光斑的半徑就越大，并且光強的分布與l的大小有關(guān)，l的正負號對光強的分布沒有直觀的影響，也可視為關(guān)于l=0對稱。在l不變的情況下，p會將強度分布分割成p1個光環(huán)分布。但是，與強度分布情況不同的是，相位的分布會受到l的正負影響，表現(xiàn)為螺旋相位的旋轉(zhuǎn)方向相反。圖2.3不同l和p條件下的拉蓋爾高-斯光的空間強度分布圖圖2.4不同l和p條件下的拉蓋爾高-斯光的空間相位分布圖

第三章四能級原子系統(tǒng)中四波混頻的渦旋操控14圖3.2不同雙光子失諧量2條件下，（a1，a2，a3）四波混頻場歸一化強度分布圖；（b1，b2，b3）相應(yīng)的相位分布圖；（c1，c2，c3）色散關(guān)系的虛部Im[K()]與徑向距離r的關(guān)系圖；（d1，d2，d3）色散關(guān)系的實部Re[K()]與徑向距離r的關(guān)系圖。其他參數(shù)為：0w0.18mm,0,z10mm,p0,l2,15.97MHz,20.66MHz,30.01MHz,v03MHz,130MHz,01MHzp,130,01100MHzmm,03010.01。中的四波混頻場強度的減校顯然，四波混頻場的強度在1230達到最大值，此時,電磁誘導(dǎo)透明抑制了雙光子吸收，從而將三個場的吸收損耗降到最校在圖3.2（d1，d2，d3）中，我們繪制了不同雙光子失諧量2條件下色散關(guān)系的實部Re[K()]與徑向距離r的關(guān)系圖。從圖3.2（d1）可以看出，當20時，實部在任何位置都等于零，這意味著各個地方的色散是相等的，所以渦旋四波混頻場的相位是正常的螺旋分布，沒有發(fā)生扭曲，如圖3.2（b1）所示。當將雙光子失諧量2增大到2MHz時，相位圖發(fā)生了扭曲，如圖3.2（b2）所示。當24MHz時，可以發(fā)現(xiàn)色散關(guān)系的實部會顯著增加，如圖3.2（d3）所示。這意味著相位對xy空間的依賴性越來越強，所以在圖3.2（b3）


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