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文檔簡介
1、本論文是超短激光脈沖與共振介質(zhì)相干相互作用的基礎(chǔ)研究?;诔坦饷}沖與共振吸收二能級(jí)體系的瞬態(tài)相干過程,本論文工作的主要內(nèi)容包括:共振吸收介質(zhì)中超短激光脈沖的傳播特性、稠密原子體系局域場(chǎng)效應(yīng)對(duì)超短激光脈沖與共振體系相干相互作用的影響、超短激光脈沖在共振吸收體系的光存儲(chǔ)。
首先推導(dǎo)了耦合Maxwell-Bloch方程,它描述了超短激光脈沖與共振吸收二能級(jí)體系的相互作用過程和原理。但Maxwell-Bloch方程并無普適條件下
2、的解釋解,因此本文通過研究和比較Euler算法、Heun算法和Runge-Kutta算法的精度和結(jié)構(gòu),建立了一套能夠可靠而有效的求解Maxwell-Bloch方程的數(shù)值算法——“預(yù)報(bào)-校正四階Runge-Kutta法”。計(jì)算結(jié)果表明其具有很高的可靠性和收斂性。
接下來,采用所建立的數(shù)值算法,研究了超短激光脈沖在共振吸收二能級(jí)體系中的傳播特性,并由此分析了描述光脈沖相干非線性傳播特性的脈沖面積的演化,以及脈沖形狀和傳播速度的
3、演化。結(jié)果表明,介質(zhì)非均勻展寬效應(yīng)的強(qiáng)弱和失諧對(duì)脈沖面積、形狀和傳播速度都有重要的影響。并討論了體系弛豫機(jī)制的衰減特性。
其次,討論了稠密原子體系中局域場(chǎng)效應(yīng)對(duì)光與物質(zhì)瞬態(tài)相干作用的影響。從密度矩陣出發(fā),考慮近偶極-偶極相互作用對(duì)極化強(qiáng)度的重整,推導(dǎo)了含局域場(chǎng)修正項(xiàng)的Bloch方程。通過數(shù)值計(jì)算研究了稠密體系中Bloch矢量在瞬態(tài)相干過程中的演化特性,并就偶極-偶極相互作用引起體系的變化,給出了兩種修正方案。進(jìn)一步討論了固
4、體材料中嵌入稠密二能級(jí)原子體系時(shí),基底材料引起的局域場(chǎng)加強(qiáng)系數(shù)的作用。
最后,在研究超短激光脈沖傳播特性和共振介質(zhì)特性的基礎(chǔ)上,對(duì)基于光子回波形式的光存儲(chǔ)進(jìn)行了定量研究。通過對(duì)薄樣品條件下二脈沖光子回波的計(jì)算,分析了介質(zhì)非均勻展寬特性對(duì)光子回波信號(hào)的影響,并計(jì)算得到光子回波隨弛豫時(shí)間呈指數(shù)形式衰減的特性。在引入介質(zhì)的傳播效應(yīng)后,分析了介質(zhì)厚度參量對(duì)光子回波的影響,發(fā)現(xiàn)光子回波信號(hào)最強(qiáng)有對(duì)應(yīng)最佳的介質(zhì)厚度。進(jìn)一步對(duì)受激光子回
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