多能級(jí)冷原子系統(tǒng)中超慢光孤子的研究.pdf

1、1834年，約翰·羅素在水波中發(fā)現(xiàn)了孤子(Soliton)，孤子具有的一系列有趣的性質(zhì)很快吸引了大量的研究人員對(duì)其進(jìn)行探索，有關(guān)孤子的研究也成為各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。孤子是自然界一種相當(dāng)普遍的非線性現(xiàn)象，當(dāng)脈沖在非線性介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)的群速度色散效應(yīng)會(huì)使脈沖展寬，而非線性效應(yīng)則會(huì)壓縮脈沖的寬度。在適當(dāng)?shù)臈l件下，色散效應(yīng)和非線性效應(yīng)達(dá)到平衡，使得脈沖包絡(luò)在傳播過程中保持不變，即使在發(fā)生彼此碰撞后仍能保持各自的形狀和速度不發(fā)生變化。正是

2、這種類似于粒子的特性使得孤子在很多領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用前景。
　　 光孤子是光脈沖在非線性介質(zhì)中傳播時(shí)形成的孤子。其中，光纖孤子在光通信領(lǐng)域可以作為一種理想的信息載體，因此，有關(guān)光纖孤子的研究和應(yīng)用一直是孤子研究的熱點(diǎn)課題。近年來，隨著人們對(duì)冷原子介質(zhì)與光場的相互作用研究的深入，冷原子介質(zhì)中光孤子的形成與傳播逐漸引起了人們的注意。冷原子介質(zhì)中形成的光孤子，有一個(gè)顯著的性質(zhì)就是其群速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于真空光速。本論文將采用半經(jīng)典的理論方

3、法研究一個(gè)多能級(jí)冷原子系統(tǒng)中超慢光孤子的形成及其傳播規(guī)律。具體內(nèi)容如下：
　　 我們首先描述了光場在冷原子介質(zhì)中傳播時(shí)產(chǎn)生的電磁感應(yīng)透明效應(yīng)，研究了由于電磁感應(yīng)透明導(dǎo)致的超慢光速傳輸、非線性效應(yīng)增強(qiáng)等有趣現(xiàn)象。接著，我們以三能級(jí)Λ-型和壽命展寬的四能級(jí)冷原子系統(tǒng)為例簡單介紹了超慢光孤子的形成與傳播規(guī)律。最后，我們重點(diǎn)研究了一個(gè)五能級(jí)倒Y-型冷原子系統(tǒng)中的超慢光孤子。我們從該五能級(jí)原子模型的哈密頓量出發(fā)，得到了原子的動(dòng)力學(xué)方程和探