量子相干调控金刚石锡空位色心光学双稳研究
发布时间：2021-12-10 13:58
基于电磁感应透明原理理论研究了金刚石锡空位色心系统的光学双稳特性。研究表明,通过改变系统的参数,即探测场失谐量、耦合场失谐量和强度、合作参数等,可以显著改变系统的量子相干特性,从而可以有效调控该固态系统的光学双稳的阈值。另外,适当地调节耦合激光场的强度,可以实现光学双稳态和多稳态的相互转化。
【文章来源】：光学学报. 2020,40(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
SnV色心系统结构及双稳装置图。（a)SnV色心的原子结构；（b)SnV色心的电子结构；（c）四能级N型金刚石色心系统与一个探测场（Ωp）和两个耦合场（Ωc，Ωd）相互作用的原理图；（d）由四面平面镜构成的单向环形腔，放入长度为L的SnV色心样品，其中M3和M4表示全反射镜，EpI和EpT分别为入射场和透射场
设定Ωc=2.5γ，Ωd=2γ，Δc=2γ，Δd=0,C=50γ。图2(a）给出了不同探测频率失谐Δp情形下的输入光强和输出光强关系。从图中可以看到，随着探测频率失谐Δp的逐渐增加，OB开始出现，且OB阈值也在随着探测频率失谐Δp的增加而增加。为了进一步解释上述的现象，绘制系统的吸收和色散曲线，如图2(b）所示，当Δd=0和Δp=0时，探测场、耦合场同时发生共振，即实现了双光子共振，导致EIT现象。众所周知，OB的产生强烈依赖于系统的Kerr非线性，而Kerr非线性又与色散有关。若介质的吸收和色散都为零，即不存在量子相干时，OB不会出现。但是随着Δp的逐渐增加，量子相干增强，并且由图2(b）可知介质的吸收和色散都在增加，而色散的变化必然会影响系统的Kerr非线性，当Kerr非线性足够大，OB随之出现。接着，从图2(b）可以看出，介质的吸收随着Δp的增加而急剧增加，使得腔内探测场更难达到饱和，因此OB阈值也就变得更大。所以，可以通过调整探测频率失谐Δp的大小来控制OB。3.2 耦合场失谐量Δc对OB的影响
设Ωc=2.5γ，Ωd=2γ，Δp=2γ，Δd=1.5γ，其他参数和图2一样。图3(a）给出了不同耦合频率失谐Δc情形下输入光强和输出光强关系。从图中可以看到，在一定的范围内，随着耦合频率失谐Δc逐渐增加，OB阈值也在增加，但是在Δc=0.7γ时，OB突然消失。图3(b）给出了介质的吸收Im（ρ31）（虚线）和色散Re（ρ31）（实线）随耦合场频率失谐Δc的变化曲线。从图中可以看出，在Δc=0.7γ时，介质的吸收和色散同时为0，如上述情况一样，可以把这个点视为EIT点，所以OB消失。除了这个点之外，在其他的范围内，Δc逐渐增加，介质的吸收和色散也慢慢增加，探测场更难达到饱和，OB阈值也随之变得更大。所以，当改变耦合频率失谐Δc的大小时，OB行为也会发生改变。3.3 耦合场强度Ωc对OB的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于交叉克尔非线性和金刚石氮空穴色心-微环谐振腔的W态向GHZ态的转换[J]. 冯帅,王泰安,张勇. 激光与光电子学进展. 2019(21)
[2]纳米金刚石氮空位中心耦合机械振子的纠缠动力学特性[J]. 廖庆洪,金鹏,叶杨. 中国激光. 2018(12)
[3]Optical bistability and multistability via multi-Raman-channel interference[J]. 郭洪菊,汪丽春,钮月萍,金石琦,龚尚庆. Chinese Optics Letters. 2009(08)
[4]非共振条件下∧型三能级原子系统光学双稳态和多稳态的控制[J]. 王志平. 量子光学学报. 2009(02)
本文编号：3532755
【文章来源】：光学学报. 2020,40(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
SnV色心系统结构及双稳装置图。（a)SnV色心的原子结构；（b)SnV色心的电子结构；（c）四能级N型金刚石色心系统与一个探测场（Ωp）和两个耦合场（Ωc，Ωd）相互作用的原理图；（d）由四面平面镜构成的单向环形腔，放入长度为L的SnV色心样品，其中M3和M4表示全反射镜，EpI和EpT分别为入射场和透射场
设定Ωc=2.5γ，Ωd=2γ，Δc=2γ，Δd=0,C=50γ。图2(a）给出了不同探测频率失谐Δp情形下的输入光强和输出光强关系。从图中可以看到，随着探测频率失谐Δp的逐渐增加，OB开始出现，且OB阈值也在随着探测频率失谐Δp的增加而增加。为了进一步解释上述的现象，绘制系统的吸收和色散曲线，如图2(b）所示，当Δd=0和Δp=0时，探测场、耦合场同时发生共振，即实现了双光子共振，导致EIT现象。众所周知，OB的产生强烈依赖于系统的Kerr非线性，而Kerr非线性又与色散有关。若介质的吸收和色散都为零，即不存在量子相干时，OB不会出现。但是随着Δp的逐渐增加，量子相干增强，并且由图2(b）可知介质的吸收和色散都在增加，而色散的变化必然会影响系统的Kerr非线性，当Kerr非线性足够大，OB随之出现。接着，从图2(b）可以看出，介质的吸收随着Δp的增加而急剧增加，使得腔内探测场更难达到饱和，因此OB阈值也就变得更大。所以，可以通过调整探测频率失谐Δp的大小来控制OB。3.2 耦合场失谐量Δc对OB的影响
设Ωc=2.5γ，Ωd=2γ，Δp=2γ，Δd=1.5γ，其他参数和图2一样。图3(a）给出了不同耦合频率失谐Δc情形下输入光强和输出光强关系。从图中可以看到，在一定的范围内，随着耦合频率失谐Δc逐渐增加，OB阈值也在增加，但是在Δc=0.7γ时，OB突然消失。图3(b）给出了介质的吸收Im（ρ31）（虚线）和色散Re（ρ31）（实线）随耦合场频率失谐Δc的变化曲线。从图中可以看出，在Δc=0.7γ时，介质的吸收和色散同时为0，如上述情况一样，可以把这个点视为EIT点，所以OB消失。除了这个点之外，在其他的范围内，Δc逐渐增加，介质的吸收和色散也慢慢增加，探测场更难达到饱和，OB阈值也随之变得更大。所以，当改变耦合频率失谐Δc的大小时，OB行为也会发生改变。3.3 耦合场强度Ωc对OB的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于交叉克尔非线性和金刚石氮空穴色心-微环谐振腔的W态向GHZ态的转换[J]. 冯帅,王泰安,张勇. 激光与光电子学进展. 2019(21)
[2]纳米金刚石氮空位中心耦合机械振子的纠缠动力学特性[J]. 廖庆洪,金鹏,叶杨. 中国激光. 2018(12)
[3]Optical bistability and multistability via multi-Raman-channel interference[J]. 郭洪菊,汪丽春,钮月萍,金石琦,龚尚庆. Chinese Optics Letters. 2009(08)
[4]非共振条件下∧型三能级原子系统光学双稳态和多稳态的控制[J]. 王志平. 量子光学学报. 2009(02)
本文编号：3532755
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