分子磁体介质中的光子存储及相关性质的研究

发布时间：2021-11-08 04:50

　　近年来,电磁诱导透明现象在量子光学领域中引起了研究人员的广泛兴趣。电磁诱导透明可以使介质的光学特性发生明显的变化,主要表现为:介质的色散增强,线性吸收减少;易于相干控制原子与光量子态之间的转化。因此,电磁感应透明效应十分重要,它有着许多潜在的应用。其中包括量子信息计算,光学多波混频,光子存储,无反转激光和光学双稳态等。首先,介绍了分子磁体的发展历程和基本性质,然后给出了分子磁体与电磁场相互作用的哈密顿量。以分子磁体为介质,研究了探测光的存储与提取的过程。在这里,我们是将分子磁体简化为一个双Λ型四能级模型。通过薛定谔方程求解探测场的传播方程并得到其近似解析表达式。讨论并数值模拟了探测场光子的存储与提取过程。其次,理论研究了分子磁体中的电磁诱导透明现象。在双Λ型四能级分子磁体模型中,利用概率幅方法求解出密度矩阵方程,其研究结果表明:电磁诱导透明现象的发生明显的依赖控制场的失谐量与控制场的拉比频率。紧接着,运用海森堡方程求解其密度矩阵,我们从理论上研究了环型腔中分子磁体系统的光学双稳态及其相干控制,结果表明:通过控制失谐量,能级分裂间隔等耦合参数,可以使其光学双稳态现象明显发生。 

【文章来源】：湖北师范大学湖北省

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

单分子磁体12Mn的21个能级

相干的结果。随后，人们先后在铅，铷以及钠等原子的不同能级系统中观测到了EIT效应，并将其分别用于同位素测定及光谱分析领域。早期的EIT实验都是在气体介质中实现的，如Rb的原子蒸汽。但近年来，固体介质中实现EIT的观测得到了广泛关注。这是因为固体介质具有高密度，不扩散和方便使用等优点。所以，研究EIT及其相关效应具有重要意义[13]。1.3.2.EIT的物理机制电磁诱导透明现象是指一束探测光场与原子介质相互作用时，若再加入一个强驱动电磁场，原子介质对弱探测场呈现不吸收的现象。研究EIT最简单的是三能级原子系统，其结构主要包括Λ-型，V-型和级联型这三种，如图所示1.4所示。EIT实现的条件为耦合场与探测场的频率满足双光子共振。Λ-型V-型级联型图1.4双模电磁场与三能级原子的相互作用下面我们以图1.4中的Λ-型三能级原子模型为例进行讨论，其哈密顿量为VHH0(1.2)其中0H为原子的自由哈密顿量3332221113210332211H(1.3)在相互作用绘景下经过电偶极近似和旋转波近似，可得相互作用哈密顿量H.c.}23ee13e{2cp31iiitptIpV(1.4)5

]4/))([(2)(~23133131piiii(1.8)利用复数极化率的定义和复数极化强度与电场之间的关系可以得到复数极化率的表达式]4/))([()(23130231pAiiiiN(1.9)其中，AN表示原子总数，0是真空中的介电常数，探测场的实部)Re(与虚部)Im(分别对应色散与吸收。图1.5电磁诱导透明色散与吸收曲线在图1.5中我们画出了探测场的实部)Re(与虚部)Im(随失谐量1/的变化关系，其它参数：14210，15.1p，以1为单位。当0时，虚部几乎等于零，这表示吸收非常校1.4.光学双稳态的研究背景与原理1.4.1.光学双稳态的研究背景光学双稳态的原理是由keoSz等人[3]在1969年提出的，他们从理论上预言了吸收型双稳态的存在，并给出了产生光学双稳态的阈值条件。1975年，吉布斯等人[14]首先在含有Na蒸气的法布里-珀罗腔里进行了实验，发现了色散型的光学双稳态，根据理论计算了态方程和阈值条件。1976年Bonifaci和Lugiat等人[15]发表了半经典平均场理论来解释吸收型光学双稳态。同时，他们也在环形腔中研究了二能级原子系统，发表了包括吸收和色散的光学双稳态7


本文编号：3483037