冷原子介質(zhì)中的標量和矢量時間光孤子.pdf

1、近年來，隨著對電磁感應透明(Electromagnetically Induced Transparency，EIT)效應研究的深入，相干介質(zhì)中弱光非線性光學現(xiàn)象已經(jīng)引起了人們的廣泛關注。正是基于EIT條件下顯著增強的非線性效應，人們提出了利用高共振相干介質(zhì)與弱激光場相互作用產(chǎn)生光孤子的研究方案。
　　 本論文通過討論光場與高共振相干介質(zhì)的非線性相互作用，采用半經(jīng)典的理論方法系統(tǒng)研究了不同能級結(jié)構的冷原子介質(zhì)中標量和矢量時間光孤

2、子的形成過程和傳播特性。具體研究內(nèi)容和取得的研究成果如下：
　　 (1)研究了一束弱脈沖探測場與一個雙EIT 四能級Y 型冷原子系統(tǒng)的非線性相互作用，利用多重尺度法求解系統(tǒng)的動力學方程，得到了描述探測場在介質(zhì)中演化的非線性薛定諤方程，研究表明系統(tǒng)中能夠形成慢光標量時間暗、亮孤子。
　　 (2)分析了五能級超倒Y 型冷原子系統(tǒng)中超慢標量時間光孤子的形成過程和傳播特性，研究顯示該原子介質(zhì)有著奇特的吸收和色散性質(zhì)，存在廣泛的參

3、量范圍使得探測場能夠近透明地在其內(nèi)部傳播，因此可通過參數(shù)管理控制系統(tǒng)中超慢標量時間暗、亮光孤子的產(chǎn)生、傳播及轉(zhuǎn)換。
　　 (3)探討了四能級倒Y 型冷原子系統(tǒng)中的慢光兩耦合矢量時間孤子的形成和傳播，通過求解系統(tǒng)的密度矩陣方程和麥克斯韋方程，推導出了描述弱信號場兩個極化分量演化的兩耦合非線性薛定諤方程，并得到了不同類型的矢量時間光孤子，包括亮-亮、暗-暗孤子等。研究表明，系統(tǒng)中色散、自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制效應相互作用并達到平衡導

4、致了矢量孤子的產(chǎn)生，并證明通過調(diào)節(jié)這些效應可以在該倒Y 型冷原子系統(tǒng)中實現(xiàn)可積的Manakov模型。
　　 (4)研究了Raman 激勵下四能級Tripod 型冷原子介質(zhì)中超慢兩耦合矢量時間光孤子的形成，利用密度矩陣法處理了低強度信號場與系統(tǒng)的相互作用，研究表明信號場的兩個極化分量可以演化為具有超慢群速度的兩耦合矢量時間光孤子，并通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)的色散、自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制效應能夠?qū)崿F(xiàn)Manakov 型矢量孤子。
　　

5、(5)分析了雙Raman 激勵下五能級M 型冷原子系統(tǒng)中產(chǎn)生超慢兩耦合矢量時間光孤子的可能性，通過概率幅方法對原子系統(tǒng)與兩束線偏振強連續(xù)控制場和一束弱脈沖信號場相互作用的處理，發(fā)現(xiàn)描述信號場兩個極化分量的麥克斯韋方程演化為兩耦合非線性薛定諤方程，該方程允許各種類型的矢量孤子解，包括亮-亮、亮-暗、暗-亮、暗-暗孤子等。研究還發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)控制場強度、失諧量等系統(tǒng)參數(shù)，能夠得到Manakov 型矢量時間孤子。
　　 (6)提出了理

6、論研究方案-五能級超V 型冷原子系統(tǒng)用于產(chǎn)生慢光兩耦合矢量時間孤子，系統(tǒng)中兩個能級躍遷由一束低強度線偏振脈沖探測場的兩個極化分量驅(qū)動，其余兩個躍遷則由兩個控制激光場耦合。通過求解探測場的波動方程和原子布居的概率幅方程，得到了描述探測場兩個極化分量演化的兩耦合非線性薛定諤方程，研究表明探測場能夠演變?yōu)楦鞣N類型的矢量時間光孤子，包括亮-亮、亮-暗、暗-亮、暗-暗孤子等。并證明通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)的自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制和色散效應，超V 型系統(tǒng)很容

7、易實現(xiàn)可積的Manakov模型。
　　 (7)提出了理論模型-Raman 激勵下的七能級3-¤型冷原子系統(tǒng)用于研究超慢三耦合矢量時間光孤子的形成過程和傳播特性，研究發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中引入的右旋或左旋圓偏振強連續(xù)控制場誘導出了量子相消干涉效應，極大抑制了介質(zhì)對由同一束線性極化探測場轉(zhuǎn)化而來的?? (右旋)圓偏振光、? (線性)偏振光和?+(左旋)圓偏振光的吸收，同時增強了系統(tǒng)的非線性效應。利用多重尺度法求解系統(tǒng)原子布居的概率幅方程和緩變包