非線性介質(zhì)中光學(xué)效應(yīng)的量子調(diào)控.pdf

1、過去的幾十年里，非線性介質(zhì)中基于量子相干和干涉的量子光學(xué)現(xiàn)象由于其在眾多學(xué)科和領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價值已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注。研究中發(fā)現(xiàn)了包括像相干布居捕獲（Coherent Population Trapping）、電磁誘導(dǎo)透明（Electromagnetically Induced Transparency）、無反轉(zhuǎn)光放大（Lasing Without Inversion）、光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)和多穩(wěn)態(tài)（Optical Bistability/M

2、ultistability）以及多波混頻（Multi-Wave Mixing）等在內(nèi)的許多著名的量子光學(xué)現(xiàn)象。對以上光學(xué)現(xiàn)象作更進一步地研究將有助于激光物理學(xué)、非線性光學(xué)、原子分子物理學(xué)、高速光通信、光信息處理、全光學(xué)開關(guān)以及量子信息學(xué)等學(xué)科和領(lǐng)域的發(fā)展。
　　 本文主要運用光與物質(zhì)相互作用的半經(jīng)典論研究了一些非線性介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)及相關(guān)現(xiàn)象。主要內(nèi)容如下：
　　 (1)我們分析了一個囚禁于單向環(huán)形光學(xué)腔中倒Y 型四能級半

3、導(dǎo)體量子阱系統(tǒng)光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)和多穩(wěn)態(tài)行為。結(jié)果表明，光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)（多穩(wěn)態(tài)）閾值和磁滯回線可以通過耦合場、泵浦場以及環(huán)形場進行有效地控制。同時，我們還討論了電子合作參數(shù)和場的相對位相對光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)和多穩(wěn)態(tài)的影響。
　　 (2)我們研究了摻雜Er3+離子YAG 晶體中光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)行為，該系統(tǒng)通過一個單向環(huán)形腔由一個相干耦合場和一個非相干泵浦場驅(qū)動。我們發(fā)現(xiàn)，光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)可以通過耦合場的強度和失諧量進行調(diào)制，非相干泵浦場也可以實現(xiàn)光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)的控制

4、。還分析了合作參數(shù)對光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)的影響。
　　 (3)考慮到激光場的相對位相，理論研究了一個三能級半導(dǎo)體量子阱中弱探測場的瞬態(tài)增益吸收特性。研究發(fā)現(xiàn)，激光場的相對位相對實現(xiàn)弱探測場瞬態(tài)增益起著關(guān)鍵性的作用。
　　 (4)在一個三能級非對稱半導(dǎo)體量子阱系統(tǒng)中，由于非相干泵浦場的影響，我們實現(xiàn)了非相干泵浦場對探測吸收的有效控制。該研究結(jié)果與傳統(tǒng)的光學(xué)控制不同，我們是用非相干泵浦場對探測吸收進行調(diào)制，而不需要相干驅(qū)動場。