非相干泵浦对原子系统位相相关吸收性质的影响(英文)

研究发现在具有真空诱导相干性的开放和封闭ladder型原子系统中,探测场和驱动场之间相对位相对吸收性质有重要的调制作用,同时非相干泵浦对位相相关的吸收性质有显著的影响.在这两种系统中,通过调节非相干泵浦,可以实现从吸收到增益和从粒子数反转激光到无粒子数反转激光的转化,并可获得最大的无反转激光增益.但是,当非相干泵浦不存在时,对相对位相的任意值,在封闭系统中只出现吸收而不能得到无反转激光增益;然而在开放系统中,对于适当的相对位相值甚至可以产生比有非相干泵浦时更大的无反转激光增益.

相干泵浦微腔光孤子基础与双光梳应用(特邀)

光学孤子是指一种通过非线性折射率势阱维持脉冲形状不变的光波,它广泛存在于光纤、飞秒激光器、参量振荡器等系统中。近年来,人们在相干泵浦下的高Q值微腔中也观测到了光孤子,这为研究光孤子性质提供了新的实验平台。又因为微腔光孤子在频域上对应高重频的光学频率梳,微腔光孤子的诞生也极大地推动了小型化光学频率梳的发展。微腔光孤子频率梳已经可以实现自参考锁定;这使得片上集成的光频合成器、光原子钟、波分复用光源、微腔光谱仪、微腔激光雷达等众多应用成为了可能。文中介绍了微腔光孤子的产生基础,特别是光孤子相互作用相关的研究,还讨论了基于微腔的双光梳测量在高速成像与中红外气体光谱分析上的应用。

非相干泵浦辅助的电磁诱导非厄密衍射光栅

提出一种基于非相干泵浦辅助的非厄密电磁诱导光栅的理论方案,其中物理系统由具有三能级Lambda型结构的超冷原子系综与非相干泵浦场组成。该方案仅通过单重空间周期调制便可获得光学宇称-时间对称和宇称-时间反对称等非厄密光学对称性。通过对探测光束透过该系统的远场衍射特性的研究发现:首先,通过非相干泵浦速率与控制光束失谐的操控可以实现不同非厄密光学对称性的切换;其次,在光学深度不变的前提下,可以通过非相干泵浦场对系统的衍射效率进行有效调制,从而引入全新的操控自由度;此外,控制光束失谐的相位可以有效操控系统的衍射对称性及衍射模式。该理论研究结果可以促进非厄密光学与散射型全光器件的研究与开发,并应用于量子光学与量子信息处理等领域。

开放的V型单色非相干泵浦系统的非线性理论

本文给出了具有单色非相干泵浦场的开放 V型系统频率上转换无粒子数反转激光的非线性理论 ,研究了驱动场的 Rabi频率、原子注入速率、原子退出速率、能级间衰变率及非相干泵浦速率对系统无粒子数反转激光的增益、色散以及布居数差的影响 ,讨论了无粒子数反转激光增益的稳定性。

非相干泵浦过程对光学双稳的影响

研究了低能级偶极子的非相干泵浦过程对环形腔中双稳行为的影响。结果表明，耦合系统的双稳机制为非相干泵浦过程的干涉性。双稳迟滞环与非相干泵浦场有严格的对应关系，在一定条件下，甚至出现多稳态。可以利用非相干泵浦的干涉性控制光学双稳。

相干泵浦双光子激光的光子数起伏

本文采用朗之万量子理论和激光场的准线性表示计算相干泵浦双光子激光的光子数起伏。结果表明,具有双光子损耗机制且在近阈运行时,双光子激光不存在光子数压缩态。

二维激子-极化子凝聚体中冲击波的产生与调控

由于半导体微腔中形成的激子-极化子凝聚体能在室温实现,且具有非平衡、强相互作用等特性,其成为研究非平衡量子系统非线性特性的一个理想平台.本文采用谱方法与四阶龙格库塔法,探究二维极化子凝聚体中产生和调控冲击波的方案.发现,若在高凝聚率时淬火凝聚体与热库之间的交叉相互作用,可将初始制备的亮孤子调制成两种波速不同的旋转对称型冲击波,而初始的类暗孤子只能转变成单一波速的旋转对称型冲击波;若淬火外势,则可将类暗孤子转化成各向异性的超声速冲击波,并给出冲击波对外势宽度的依赖关系.若在低凝聚率时调控外势和非相干泵浦,可在均匀凝聚体中激发出多种各向异性冲击波,还可通过它们的振幅调控冲击波的波数和振幅,并展示了激发冲击波所需外势或非相干泵浦的宽度范围.文中方案不仅为激子-极化子凝聚体中产生和调控冲击波提供理论指导,找到了与实验相似的对称型冲击波,而且为非平衡或不可积系统中激发冲击波开辟了一条普适捷径,可能成为调控孤子向冲击波转变的一种范式.

阶梯型三能级原子中自发诱导相干对无反转激光的效应

主要对阶梯型三能级原子系统中无反转激光的产生作系统的理论分析。从光场与原子介质相互作用哈密顿量的表达式出发,得到存在自发诱导相干的阶梯型三能级原子系统在与探测、驱动光场近共振的相互作用,及与非相干泵浦场作用下的密度矩阵方程。由无反转激光产生的条件,判断自发辐射诱导相干以及非相干泵浦对其产生的影响。在稳态条件下,通过数值模拟对所得的图形进行理论的分析和讨论得出SGC会削弱LWI产生,而非相干泵浦能增强LWI效应的结论。

基于量子相干负折射率介质的古斯-汉欣位移

基于非相干泵浦四能级原子系统,提出了一种调控增强古斯-汉欣位移的新方法,实现了负折射率效应。研究结果表明:选取合适的驱动场拉比频率、场失谐量及入射角,可以使古斯-汉欣位移达到350λ,且可以调控古斯-汉欣位移的正负。

光泵三能级激光的量子统计

本文把 Lamb 激光量子理论加以推广,用于处理光泵(包括相干和非相干泵浦)三能级激光体系。文中采用密度算符理论和微扰方法,导出了光泵三能级均匀展宽原子体系中的单模激光运转的主方程,绘制了几率流图。合理地使用细致平衡原理,导出了定态运动方程和阈值条件,还导出了平均光子数的运动方程,并把它们与半经典理论进行了对比。通过扬密度算符的非对角元运动方程,导出了激光线宽表达式。对于上述情况,我们进行了详细地讨论。结果表明:随着光泵(相干泵浦)强度的增大,阈值条件会降低、线宽会变窄、光子分布会偏向相干态、激光器的功率会增大。并指出,激光的弱讯号增益来源于两个基本过程:两个光子过程和两步过程。

非相干光泵浦下压缩光的产生

本文应用噪声源的量子理论,分析了一个腔内同时含增益介质及非线性介质的系统在外界非相干光泵浦下输出压缩态光的可能性.结果表明,当系统稳定运转后,出射场有较高的强度,而且电场正交分量之一的起伏被压缩到标准量子限之下.

微腔中单量子点的激光输出特性研究

研究一个四能级量子点耦合到单模光学腔中的量子系统,利用系统的主方程作数值模拟计算微腔中单量子点的激光输出强度随非相干泵浦的变化关系.结果显示量子点在泵浦作用下激光的输出有一个阈值;且量子点和腔模耦合强度增强时,产生激光的阈值明显减小,输出激光的峰值却增大.当泵浦作用继续增强到一定程度,因激光能级间的相干性被过强的非相干泵浦所破坏,单量子点激光输出变为零----出现了淬灭现象.

PT对称极化子凝聚体系统中的稳定孤子及其调控

通过构造外势与泵浦的空间分布,设计了一维非相干泵浦激子极化凝聚体系统满足的PT对称模型.在弱非线性效应情况下,确定了体系的PT对称相变点,展现了线性谱的特征.在正常非线性效应情况下,找到了零背景的亮孤子、零背景的多极暗孤子、非零背景的多极对称暗孤子、对称破缺暗孤子、非零背景的凹陷、凸起暗孤子,并讨论了外势虚部与非均匀泵浦对孤子轮廓与孤子稳定性的影响.通过分析孤子的轮廓与稳定性,厘清了PT对称外势与非均匀泵浦之间的竞争关系,给出激发各种亮、暗孤子的方案,并界定了这些孤子的存在与稳定区域.最后,通过调制PT对称外势虚部实现了对PT对称破缺暗孤子的调控,揭示了极化子凝聚体系统在全光开关等光信息处理方面的潜在应用.

三能级Σ型原子系统中的光放大

本文分析了一个被相干和非相干泵浦的三能级原子系统的稳态增益和激光特性，得出产生无反转激光的条件和激光的强度。该系统能实现有粒子数反转激光到无粒子数反转激光的转变。

位相共轭、自聚焦等相关效应

O437 99042468非相干泵浦过程对光学双稳的影响=Influence of interferenceof incoherent pump processes on opticalbistability[刊,中]/李源,龚尚庆,徐至展(中科院上海光机所强光光学开放研究实验室.上海(201800))//光学学报.—1998,18(11).—1498—1502研究了低能级偶极子的非相干泵浦过程对环形腔中双稳行为的影响。结果表明,耦合系统的双稳机制为非相干泵浦过程的干涉性。双稳迟滞环与非相干泵浦场有严格的对应关系,在一定条件下,甚至出现多稳态。可以利用非相干泵浦的干涉性控制光学双稳。图6参8(严寒)

量子光学

O431 96020701 稳态无粒子数反转亚泊松激光的量子理论=Quantumtheory of the steady—state sub—Poissonianlaser light without inversion from conventionallypumped Iasets[刊,中]/刘甲壬,王育竹(中科院上海光机所量子光学联合开放实验室。上海(201800))∥光学学报。—1995,15(7)。

开放的四能级无反转激光系统研究

提出了开放的四能级无反转激光系统的理论模型。通过电偶极和旋转波近似下的密度矩阵运动方程组求出了定态非线性解析解,利用数值计算结果,分析了系统各参量变化对增益、色散及粒子数差的影响,从定性和定量两方面讨论了线性和非线性解的差别。

复合纳米系统中探测吸收的控制

我们研究了在非线性光子晶体中嵌有施主和受主量子点中探测场的吸收特性。研究发现，通过适当调节相关参数可以有效地控制探测光场的吸收。在考虑偶一偶相互作用下，我们发现了很多有趣的现象。我们的方案为通过非相干泵浦场来控制复合纳米系统中弱探测场的吸收提供了可能性。