相干增强四波混频及其应用研究

论文摘要

本文主要介绍了铷原子蒸汽中基于电磁感应光透明的非简并四波混频效应以及其在量子光通信方面的重要应用—全光开关方面的研究工作。本论文主要包括以下内容：第一章：主要介绍了原子相干效应的本质,以及一种非常重要的原子相干效应—电磁感应光透明现象以及研究历史和现状。并重点介绍了我们实验工作所重点研究的四波混频效应以及研究历史和现状。第二章：首先从理论上介绍了与本论文相关的描述量子系统的二种基本图像,处理光与物质相互作用问题的半经典理论。其次在实验基础部分中主要介绍了铷原子参数和实验中使用的主要仪器设备,以及实验过程中应该注意的问题。第三章：我们在理论和实验上研究了87Rb原子的四能级双Λ系统中基于电磁感应光透明的连续波四波混频效应。并力求得到一个最优化高效率的四波混频信号。我们在实验上证实了一种在87Rb原子蒸气四能级双Λ系统中的高效率的四波混频效应,强度转换效率大大提高至约73%。这个高效的转换效率主要依赖于两个四波混频通道的相长干涉效应,并且和内在产生的四波混频信号有关。我们从基础物理出发,对上述创新性结果结合实验在理论上给予了详细的解释。第四章：我们在热的铷原子蒸汽中从实验上实现了一种双通道全光波长转换开关。在一个四能级原子系统中,一个耦合场和一个泵浦场同时与87Rb和85Rb同位素原子相互作用时,当探测场作用于特定的相应跃迁时促使产生出两个非线性信号。每个非线性四波混频信号的强度可以通过调节泵浦场的失谐分别地加以控制。从而我们提出的双通道全光开关可以通过调节泵浦场的失谐而实现四种代表性的开关状态。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 绪论
• 1.1 量子干涉效应
• 1.2 电磁感应光透明
• 1.3 四波混频效应及其应用
• 1.4 本论文的主要内容
• 第二章 与本论文相关的理论工具和实验基础
• 2.1 描述量子系统的基本图象
• 2.1.1 薛定谔图像
• 2.1.2 相互作用图像
• 2.2 光与物质相互作用的半经典量子理论
• 2.2.1 相互作用哈密顿,偶极近似和旋转波近似
• 2.2.2 经典波场的复振幅方程,复极化率
• 2.2.3 密度矩阵方法
• 2.3 弱光传播方程
• 2.4 实验基础
• 2.4.1 铷原子相关参数
• 2.4.2 本实验所使用的仪器
• 2.4.3 实验注意事项
• 第三章 高效率非简并四波混频的研究
• 3.1 能级模型及理论分析
• 3.2 实验装置及结果分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于四波混频的波长转换全光开关的研究
• 4.1 引言
• 4.2 能级结构和理论基础
• 4.3 实验装置及实验结果分析
• 4.4 本章小结
• 论文总结
• 参考文献
• 发表文章情况
• 致谢
• 中文摘要
• 英文摘要