基于电磁诱导透明的克尔非线性增强及Pi相移研究
发布时间：2020-08-04 20:45
【摘要】：自激光发明以来,出现了许多新奇的光学现象,诸如饱和吸收、光子回波、受激布里渊散射、参量振荡、自感应透明以及四波混频等。而这些现象不再能够用线性光学的理论来解释,因此,为解释这些现象非线性光学应运而生。电磁诱导透明是由量子相干效应引起的,其在共振频率附近具有较弱的吸收和陡峭的极化率变化的特性,使其在许多方面都具有巨大的应用价值,例如,频率转换、光速减慢以及非线性增强等。利用电磁诱导透明,人们在弱光条件下能够实现比较强的非线性极化率。于是,许多基于电磁诱导透明实现非线性增强的方案被提出,人们更多地将焦点集中于如何在弱吸收甚至无吸收的状态下得到强的非线性极化率。本文首先在加入了非相干泵浦的Tripod型四能级原子系统中对无吸收的克尔非线性增强展开了研究。采用密度矩阵方法,将非相干泵浦速率加入到密度矩阵运动方程中,通过理论计算和数值模拟,发现在合适的参数条件下,可以在两个对称的频率位置得到增强的克尔非线性,并且此时的吸收为零。通过和已有的文献对比发现:粒子数布居的变化及其对原子态的相干性带来的影响引起了克尔非线性的增强。本文的另一个重要工作是在非对称腔中基于电磁诱导透明实现π相移。在这项工作中,我们理论计算了含有原子介质的腔透射谱与反射谱,发现在反射通道中,利用腔镜的透射和反射性质可以实现交叉相位调制。这里电磁诱导透明相当于一个光学开关,当介质构成电磁诱导透明状态时,探测场会产生一个精确的π相移;当介质未构成电磁诱导透明状态时,探测场不会经历相移。相比于采用电磁诱导透明的方案和采用高精细度光学腔的方案,我们所提出的实现交叉相位调制的方案在现有的实验条件下更容易实现,而且不需要严格控制介质的光学长度就可以得到精确的π相移。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O437
【图文】：
华东理工大学硕士学位论文逦第１５页逡逑长度应该为半波长的整数倍，光波才能在腔内形成驻波，因此（２－３１）式又被称为谐振腔逡逑的驻波条件。另外，％被称为光学谐振腔的谐振频率或者共振频率，只有频率满足（２－３１）逡逑式的光波才能在长度为Ｚ的谐振腔内稳定存在。逡逑一般情况下，谐振腔的腔长要比光的波长大许多，因此，也就会有很多个满足共振逡逑条件的谐振频率。我们把沿轴线方向也就是纵向形成的驻波场称为光学谐振腔的本征模逡逑式，把每一个整数ｇ所代表的腔内稳定的场分布记为激光的纵模，ｇ又称为纵模序数。逡逑每一个不同的９值对应不同的纵模，不同的纵模对应不同的频率。由谐振频率％的计算逡逑公式，我们可以得到相邻两个谐振频率的差值为：逡逑＝告，逦（２－３２）逡逑称之为纵模间隔。由这个公式可以看出，谐振腔的光学长度Ｉ越长，相邻的两个谐振频逡逑率的差值就越小，即纵模间隔就越小，因此，能够满足共振条件的谐振频率也就越逡逑多。如图２．４所示，在频率坐标上纵模以等间隔排列。逡逑
图３．１含有非相干泵浦场的Ｔｒｉｐｏｄ型四能级原子系统逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋Ｆｏｕｒ－ｌｅｖｅｌ邋Ｔｒｉｐｏｄ－ｔｙｐｅ邋ａｔｏｍｉｃ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｗｉｔｈ邋ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ邋ｐｕｍｐｉｎｇ逡逑Ｔｒｉｐｏｄ型四能级原子系统如图３．１所示，该系统可由铷原子构成，即８５拙或８７拙。逡逑图中，能级｜４＞表示激发态，能级｜１＞，｜２＞，邋｜３＞表示低能态。在这个系统中，我们在基逡逑态｜１＞与激发态｜４＞之间加入非相干泵浦场。在相互作用绘景下，经过旋转波近似以后，逡逑
Ｐｒｏｂｅ邋ｄｅｔｕｎｉｎｇ邋（ＭＨｚ）逦Ｐｒｏｂｅ邋ｄｅｔｕｎｉｎｇ邋（ＭＨｚ）逡逑图３．３多普勒展宽效应影响下的自克尔非线性（实线）和吸收（虚线）随探测场频率失谐的变化图逡逑像。参数设置为］奶ｋＨｚ，ｙ０３＝＼ＱｋＨｚ，，ｊ＾＝＼２ＭＨｚ邋，邋Ａｓ邋＝邋９ＭＨｚ邋，逡逑Ａｅ邋＝邋０，邋Ｑｅ＝１０Ｍ／／ｚ，邋Ｑ５＝１．５Ｍ份。⑷，（ｂ）未加入非相干泵浦。（ｃ），邋（ｄ）加入非相干泵浦，逡逑ｒ邋＝逦。（ｂ）和（ｄ）分别为（ａ）和（ｃ）右侧的透明窗口邻近处的曲线变化情况。逡逑Ｆｉｇ．邋３．３邋Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ｓｅｌｆ－Ｋｅｒｒ邋ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ邋（ｓｏｌｉｄ）邋ａｎｄ邋ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ邋（ｄａｓｈｅｄ）邋ｖｅｒｓｕｓ邋ｔｈｅ邋ｐｒｏｂｅ逡逑ｄｅｔｕｎｉｎｇ邋ｔｈｅ邋ｐｒｅｓｅｎｃｅ邋ｏｆ邋Ｄｏｐｐｌｅｒ邋ｂｒｏａｄｅｎｉｎｇ．邋Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ邋ａｒｅ邋ｙ＾２＝４０ｋＨｚ，邋ｙ＾３＝ｌ０邋ｋＨｚ邋，逡逑／４ｌ＝６ＭＨｚ，邋ｙＡ２＝６ＭＨｚ，邋／４３＝＼２ＭＨｚ邋，邋Ａｓ＝９ＭＨｚ，邋Ａｃ邋＝邋０，邋Ｑｃ＝ｌ０ＭＨｚ，邋Ｑ，ｓ＝＼．５ＭＨｚ．逡逑（ａ），邋（ｂ）邋ｗｉｔｈｏｕｔ邋ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ邋ｐｕｍｐｉｎｇ，邋（ｃ），邋（ｄ）邋ｗｉｔｈ邋ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ邋ｐｕｍｐｉｎｇ邋ｒａｔｅ，邋ｒ邋—邋ＡｋＨｚ．邋（ｂ）邋ａｎｄ邋（ｄ）邋ｓｈｏｗ逡逑ｔｈｅ邋ｂｅｈａｖｉｏｕｒ邋ｗｉｔｈｉｎ邋ｔｈｅ邋ｒｉｇｈｔ邋ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ邋ｗｉｎｄｏｗ邋ｏｆ邋（ａ）邋ａｎｄ邋（ｃ）．逡逑首先，我们根据３．２节中求出的的公式对自克尔非线性进行数值模拟。如图３．３逡逑所示为Ｔ＝３００Ｋ的情况下
本文编号：2781058
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O437
【图文】：
华东理工大学硕士学位论文逦第１５页逡逑长度应该为半波长的整数倍，光波才能在腔内形成驻波，因此（２－３１）式又被称为谐振腔逡逑的驻波条件。另外，％被称为光学谐振腔的谐振频率或者共振频率，只有频率满足（２－３１）逡逑式的光波才能在长度为Ｚ的谐振腔内稳定存在。逡逑一般情况下，谐振腔的腔长要比光的波长大许多，因此，也就会有很多个满足共振逡逑条件的谐振频率。我们把沿轴线方向也就是纵向形成的驻波场称为光学谐振腔的本征模逡逑式，把每一个整数ｇ所代表的腔内稳定的场分布记为激光的纵模，ｇ又称为纵模序数。逡逑每一个不同的９值对应不同的纵模，不同的纵模对应不同的频率。由谐振频率％的计算逡逑公式，我们可以得到相邻两个谐振频率的差值为：逡逑＝告，逦（２－３２）逡逑称之为纵模间隔。由这个公式可以看出，谐振腔的光学长度Ｉ越长，相邻的两个谐振频逡逑率的差值就越小，即纵模间隔就越小，因此，能够满足共振条件的谐振频率也就越逡逑多。如图２．４所示，在频率坐标上纵模以等间隔排列。逡逑
图３．１含有非相干泵浦场的Ｔｒｉｐｏｄ型四能级原子系统逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋Ｆｏｕｒ－ｌｅｖｅｌ邋Ｔｒｉｐｏｄ－ｔｙｐｅ邋ａｔｏｍｉｃ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｗｉｔｈ邋ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ邋ｐｕｍｐｉｎｇ逡逑Ｔｒｉｐｏｄ型四能级原子系统如图３．１所示，该系统可由铷原子构成，即８５拙或８７拙。逡逑图中，能级｜４＞表示激发态，能级｜１＞，｜２＞，邋｜３＞表示低能态。在这个系统中，我们在基逡逑态｜１＞与激发态｜４＞之间加入非相干泵浦场。在相互作用绘景下，经过旋转波近似以后，逡逑
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【参考文献】
相关期刊论文 前3条
1 刘羽桐;钮月萍;林功伟;龚尚庆;;原子相干引起的五阶非线性增强[J];光学学报;2017年07期
2 陈昊楠;应康;段亚凡;钮月萍;龚尚庆;;Cavity linewidth narrowing by means of electromagnetically induced transparency in Rb with a longitudinal magnetic field[J];Chinese Optics Letters;2014年09期
3 刘红军,陈国夫,赵卫,王屹山;三波混频光参量放大器中带宽的研究[J];中国激光;2002年08期
本文编号：2781058
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