基于原子相干的多脉冲光束群速度操控

发布时间：2017-04-03 17:15

  本文关键词：基于原子相干的多脉冲光束群速度操控，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：原子相干效应是利用相干光场将原子中不同的能级耦合起来,进而改变光与物质相互作用的规律,从而使得光在吸收、色散和折射率等特性上表现出新的物理现象。而脉冲光群速度的相干操控在光信息存储、全光延迟线、激光雷达和高灵敏干涉仪领域都有着重要的应用前景。因此,本文重要围绕电磁诱导透明、电磁诱导吸收和四波混频等原子相干效应,实验研究了基于上述原子相干效应的多脉冲光束群速度的相干操控。主要内容包括以下四部分：第一章综述了常用的脉冲光束群速度操控技术。如电磁诱导透明、电磁诱导吸收、相干布局振荡、四波混频、受激布里渊散射、受激拉曼散射和光子晶体中结构色散等导致的脉冲光群速度变化的研究进展；简单介绍了基于慢光技术和快光技术的一些应用。第二章研究了简并二能级系统中透射和反射快光的产生及其群速度操控。在铯原子的简并二能级系统中,利用驻波耦合场的相干反射作用,研究了反射信号光和透射探针光的色散特性；通过调节驻波耦合场的强度,同时操控入射探针脉冲和反射信号脉冲的群速度。实验中当后向耦合场的功率从零逐渐增加到与前向耦合场功率相等的过程中,透射探针脉冲光逐渐由减光速即慢光传输转变为加光速即快光传输；反射的信号脉冲光由于共振吸收的存在一直处于快光传输状态。在完全驻波处,实现了透射脉冲和反射脉冲的同时超光速传输。采用极化率的吸收和色散理论,数值模拟了实验结果。第三章实验研究了基于四波混频的双脉冲光束的增益慢光传输特性。首先在共振四波混频情况下,选择合适能级结构,实现了对入射探针光的放大并产生一束新的共轭光；在脉冲模式下,研究了探针脉冲和共轭脉冲光的同时增益慢光传输特性。随后在远失谐四波混频情况下,选择合适能级结构,研究了单光子拉曼失谐、系统温度和泵浦光功率等参数对入射探针和产生共轭光增益的影响；并在脉冲模式下研究了双光子失谐对探针和共轭脉冲光增益和群速度延迟时间的影响,实验中获得最大探针和共轭脉冲光的延迟比分别为2.07和1.83。实验中还采用不同半高全宽的入射脉冲,分析了脉冲宽度对群速度延迟特性的影响。第四章实验观察了基于四波混频的四束脉冲光的增益慢光现象。在双人四波混频结构下,首先在产生最大前向增益的失谐处,研究了前向探针和共轭脉冲光束的增益慢光特性。然后改进实验方案,使得四个四波混频非线性过程同时存在,通过入射一束探针脉冲光,在探针脉冲慢光传输的同时,产生三束新的慢光脉冲,从而在单一原子系统中,同时观测到了四束脉冲光呈现慢光传输；其中,后向脉冲的延迟时间大于前向脉冲的延迟时间。多脉冲光束的群速度操控对多通道的信息处理有重要的应用价值。其中创新性的工作如下：Ⅰ. 在铯原子简并二能级系统中,借助驻波耦合场的相干反射作用,实验上实现对入射探针脉冲和反射信号脉冲光群速度的同时操控,在完全驻波时,实现了两束脉冲光同时快光传输。理论上,利用极化率的色散特性解释了实验结果。Ⅱ. 基于双人四波混频效应,实验上分别在共振和远失谐的能级结构下实现了对入射探针脉冲和新产生的共轭脉冲光束群速度的连续操控。Ⅲ. 在特定实验方案下,保证多个四波混频过程同时共存,从而在实验上通过入射一束探针脉冲光,在单一原子系统中同时得到了四束脉冲光的慢光传输。
【关键词】：电磁诱导透明 电磁诱导吸收 四波混频 慢光 快光
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O437;O562.3
【目录】：

• 中文摘要8-10
• ABSTRACT10-13
• 第一章 绪论13-31
• 1.1 相速度和群速度13-14
• 1.2 群速度操控的相关技术综述14-25
• 1.2.1 基于电磁诱导透明和电磁诱导吸收的群速度操控14-18
• 1.2.2 基于相干布居振荡的群速度操控18-19
• 1.2.3 基于四波混频的双脉冲光束的群速度操控19-22
• 1.2.4 基于受激布里渊散射和受激拉曼散射的群速度操控22-24
• 1.2.5 基于光子晶体中结构散射的群速度操控24-25
• 1.3 群速度操控技术的应用25-28
• 1.3.1 慢光技术的应用25-27
• 1.3.2 快光技术的应用27-28
• 1.4 本文的主要内容28-31
• 第二章 简并二能级系统中透射和反射快光的同时产生31-43
• 2.1 引言31-32
• 2.2 实验装置和结果32-36
• 2.3 理论分析36-41
• 2.4 小结41-43
• 第三章 基于四波混频的双脉冲光束的增益慢光特性43-65
• 3.1 引言43-44
• 3.2 共振双Λ FWM系统中增益慢光的实验研究44-52
• 3.2.1 能级方案和实验装置44-45
• 3.2.2 实验结果和讨论45-52
• 3.3 远失谐双Λ FWM系统中增益慢光的实验研究52-64
• 3.3.1 能级方案的选择53-55
• 3.3.2 实验装置55-56
• 3.3.3 连续光的增益谱特性56-59
• 3.3.4 探针脉冲与共轭脉冲光的群速度操控59-64
• 3.4 小结64-65
• 第四章 基于四波混频的四束慢光脉冲的实验研究65-77
• 4.1 引言65-66
• 4.2 多四波混频共存方案66-69
• 4.3 四束连续光的增益谱69-70
• 4.4 四束慢光的实验研究70-76
• 4.4.1 两束慢光的实验研究70-73
• 4.4.2 四束慢光的实验研究73-76
• 4.5 小结76-77
• 全文总结和展望77-79
• 参考文献79-91
• 攻读学位期间取得的研究成果91-93
• 致谢93-95
• 个人简况及联系方式95-97
• 承诺书97-99

  本文关键词：基于原子相干的多脉冲光束群速度操控，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：284686