基于电磁感应透明的六波混频中的极化干涉与Autler-Townes分裂

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近年来,利用电磁感应透明(electromagnetically induced transparency(EIT))效应提高多波混频信号的强度已经引起了人们的关注,它是抑制强吸收、增强信号强度的有效手段。本论文的工作主要是将原子中的相位共轭非简并六波混频(nondegenerate six-wave mixing(NSWM))与EIT相结合,研究基于EIT的NSWM光谱性质。另外,简单介绍铷原子中V型三能级系统中的EIT实验与正在进行的N型四能级系统的NSWM实验。研究工作主要分以下几点:   一、理论上得到了多普勒增宽系统中基于EIT效应的NSWM谱线,发现存在着不同速度原子非线性极化子之间的极化干涉,这是一种宏观领域的干涉效应。极化干涉可是相长干涉,也可以是相消干涉,对应相长干涉,NSWM谱线是消多普勒的,对应相消干涉,NSWM谱线线宽非常宽。在谱线很宽的情况下,我们可以通过控制入射光波矢之比控制相消干涉,进而使NSWM谱线从很宽到接近于消多普勒线宽。另外NSWM谱线与能级结构、入射光路配置也有很大的关系。而通过改变耦合光场强度,也可以控制极化干涉,从而影响NSWM的频谱线宽,即我们可以利用微观领域的量子干涉来控制宏观领域的极化相干。另外,用时间域的六波混频(six-wave mixing(SWM))揭示了频率域的SWM与时间域的光子回波之间存在着本质的联系。最后,讨论了考虑多普勒增宽效应后在引入耦合光的NSWM系统中一种新型的可用于测量原子高激发态间偶极跃迁矩阵元的消多普勒的Autler-Townes(AT)谱。我们发现信号中同时存在着单光子共振、双光子共振、三光子共振的情况。可以通过改变入射光的波矢之比来控制三种共振存在的情况,峰值间距可由耦合系数和波矢之比控制。   二、从理论上介绍三能级原子系统中的EIT现象,并在实验上观察到了V型三能级铷原子气体中的EIT信号。目前我们正在进行铷原子气体中N型基于EIT的NSWM实验。   三、合作研究了入射光在不同偏振配置下的非简并四波混频(nondegeneratefour-wave mixing(NFWM))光谱特性。其中,主要讨论了在入射光偏振配置为E(2)||E(3)||x,E(1)||y的情况,并从理论上利用由分子取向栅产生的瑞利增强NFWM和由声波引起的布里源增强NFWM解释了CS2介质中得到的NFWM信号在失谐为0处劈裂成双峰的因为。发现声波的存在会破坏瑞利型NFWM和布里渊增强NFWM极化之间的相位关系。
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