多能级原子系统中涡旋四波混频的研究

发布时间：2021-08-22 02:31

　　在过去的几十年里,原子蒸汽中超慢四波混频已得到广泛的研究。如,人们已提出了利用电磁诱导透明、多光子量子相干以及双电磁诱导透明等方法来实现高效四波混频过程。然而,遗憾的是,以上的研究并没有考虑光的轨道角动量的空间特性。携带轨道角动量的涡旋光作为近年来的一个热门话题,由于它在光与物质相互作用中表现出丰富的特性,已在量子信息和量子光学中有许多应用。在本文中,基于轨道角动量光,我们开展了超慢传输机制下涡旋四波混频的研究。相关的研究方法和理论分析将有助于轨道角动量光在量子光学和量子信息方面的研究。由于轨道角动量光在与物质的相互作用中表现出来丰富的物理特性,其已是经典光学和量子光学中一种非常重要的资源。首先,我们通过多光子量子干涉研究了四能级原子系统中的超慢涡旋四波混频。研究发现,轨道角动量光的空间结构信息可以通过双光子失谐量和三光子失谐量来操纵。同时,我们还给出了基于色散关系的详细解释,结果与我们的模拟结果吻合得很好。此外,为了更清晰地描述空间调制,我们将四波混频场与同频高斯光束进行了干涉。结果表明,干涉模式同样也可以通过多光子失谐量来控制。我们的工作将在基于轨道角动量光的量子调控中具有潜在的应... 

【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同l和p条件下的拉盖尔高-斯光的空间强度分布图

安徽大学硕士学位论文92.3和图2.4所示。对于特殊情况l=0，p=0，这时的拉盖尔-高斯便是常见的高斯光，其中心是个亮斑。除此之外的强度图都呈环状分布，其中心是暗斑，其相位在空间呈螺旋分布，这便是拉盖尔-高斯光的特点。从图中可以发现，在p不变的条件下，随着l越大，光斑的半径就越大，并且光强的分布与l的大小有关，l的正负号对光强的分布没有直观的影响，也可视为关于l=0对称。在l不变的情况下，p会将强度分布分割成p1个光环分布。但是，与强度分布情况不同的是，相位的分布会受到l的正负影响，表现为螺旋相位的旋转方向相反。图2.3不同l和p条件下的拉盖尔高-斯光的空间强度分布图图2.4不同l和p条件下的拉盖尔高-斯光的空间相位分布图

第三章四能级原子系统中四波混频的涡旋操控14图3.2不同双光子失谐量2条件下，（a1，a2，a3）四波混频场归一化强度分布图；（b1，b2，b3）相应的相位分布图；（c1，c2，c3）色散关系的虚部Im[K()]与径向距离r的关系图；（d1，d2，d3）色散关系的实部Re[K()]与径向距离r的关系图。其他参数为：0w0.18mm,0,z10mm,p0,l2,15.97MHz,20.66MHz,30.01MHz,v03MHz,130MHz,01MHzp,130,01100MHzmm,03010.01。中的四波混频场强度的减校显然，四波混频场的强度在1230达到最大值，此时,电磁诱导透明抑制了双光子吸收，从而将三个场的吸收损耗降到最校在图3.2（d1，d2，d3）中，我们绘制了不同双光子失谐量2条件下色散关系的实部Re[K()]与径向距离r的关系图。从图3.2（d1）可以看出，当20时，实部在任何位置都等于零，这意味着各个地方的色散是相等的，所以涡旋四波混频场的相位是正常的螺旋分布，没有发生扭曲，如图3.2（b1）所示。当将双光子失谐量2增大到2MHz时，相位图发生了扭曲，如图3.2（b2）所示。当24MHz时，可以发现色散关系的实部会显著增加，如图3.2（d3）所示。这意味着相位对xy空间的依赖性越来越强，所以在图3.2（b3）


本文编号：3356821