非均匀展宽体系Maxwell-Bloch方程的求解及应用

建立了高精度快速求解非均匀展宽二能级体系Maxwell-Bloch(MB)耦合方程的数值算法。通过与特定条件下MB方程解析解及面积定理的比较,表明算法具有良好的收敛性和稳定性。作为示例,应用所建立的数值算法求解了一般条件下的MB方程,由计算结果分析了失谐量、弛豫时间以及非均匀展宽线宽对光脉冲在介质中传播的影响。该数值算法为进一步研究光与物质相互作用的物理过程提供了一个很好的工具,对MB方程以及修正的这类偏微分方程组具有普适性。

非均匀展宽对超短激光脉冲传播特性的影响

用建立的"预报校正-四阶龙格库塔"数值算法研究了非均匀展宽二能级体系中超短激光脉冲的传播特性。计算结果表明,非均匀展宽线型的线宽对光脉冲传播会产生调制作用。当线宽大于脉冲的频谱宽度时,脉冲面积演化与面积定理相符且脉冲传播平稳;但随着线宽的减小,脉冲面积演化会越来越偏离面积定理,脉冲传播不再平稳并出现"拖尾"振荡。脉冲主峰的峰值和脉冲的传播速度也受到线宽的影响。

二价钐离子谱线的非均匀加宽、荧光窄化和永久性光谱烧孔

基于光谱烧孔在高密度光存储中的可能应用,研究了谱线非均匀加宽、荧光谱线窄化、高温永久性光谱烧孔、烧孔机理、烧孔动力学过程和光谱孔的热稳定性。在国际上率先设计并研制出二价钐离子掺杂碱土金属氟卤化物混晶高温光谱烧孔体系,实现了室温永久性光谱烧孔,获得了室温寿命300h的光谱孔。利用时间分辨光谱分离出非均匀线形内的各局域组态,比较烧孔前后光谱再分布证实了三价钐离子的电子陷阱作用,利用Block理论分析了烧孔动力学过程。

高斯光束驱动的非均匀展宽介质光学双稳系施的耗散结构

我们从高斯光束驱动的含非均匀展宽二能级原子介质环形腔系统的Maxwell-Bloch方程组出发,应用平均场近似理论得到了共振吸收情况下的定态方程其中x,y分别为选取一定标度的输出,输入光场的振幅模量,d为园柱形介质的截面半径,(-2。’/w)。。yf A为高斯光束束腰,为用原子横向弛豫速率来标度的非均匀展宽线宽,C为合作参数,数值计算得到d/W_c很小,而C足够大时,系统能够出现双稳现象。

光子回波的求解及其应用

为了深入理解光子回波产生的物理机制,通过采用预报-校正四阶龙格-库塔数值法求解非均匀展宽二能级体系的Maxwell-Bloch方程,建立了准确计算薄样品和厚样品介质光子回波信号强度的方法。得到了二脉冲、三脉冲和多脉冲光子回波信号的强度特性,并研究了弛豫时间、初始入射光脉冲的面积、失谐量以及样品的厚度等对光子回波信号的影响,进一步研究了编码脉冲在数据存储和读取中的应用。计算结果很好地显示了光子回波信号的特性,所建立的方法对光子回波信号的求解具有普适性。

硅酸铅玻璃中Tb^(3+)和Tm^(3+)间的能量传递

当在38％PbO-62％SiO_2玻璃中用镧系元素离子作杂质时,激发过程是从Tb^(3+)的~5D_4能级到Tm^(3+)激发能级的无辐射传递。对应于这个传递过程的主要弛豫机制是~5D_4(Tb)+~3H_6(Tm)→~F_0(Tb)+~3F_3(Tm)。Tb^(3+)离子~5D_4能级发光的衰减曲线与Inokuti-Hirayama能量传递模型相符;后者适用于无施主扩散条件下的电子偶极子一电子偶极子相互作用。激发定域似乎受电子能级非均匀展宽的影响.偶极子一偶极子耦合参数为2×10^-(53)m^6s^(-1),而且对温度的依赖性很弱。相互作用的特性可归因于含有镧系元素杂质格位的几何形变。