量子相干调控金刚石锡空位色心光学双稳研究

章建帅; 张红军; 孙辉

doi:doi:10.3788/AOS202040.1219001

光学学报, 2020, 40 (12): 1219001, 网络出版: 2020-06-03

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Controlling Optical Bistability Through Quantum Coherence in Tin-Vacancy Color Centers in Diamond

章建帅张红军 ^*孙辉

作者单位

陕西师范大学物理学与信息技术学院, 陕西西安 710119

图 & 表

图 1. SnV色心系统结构及双稳装置图。(a)SnV色心的原子结构;(b)SnV色心的电子结构;(c)四能级N型金刚石色心系统与一个探测场(Ω_p)和两个耦合场(Ω_c,Ω_d)相互作用的原理图;(d)由四面平面镜构成的单向环形腔,放入长度为L的SnV色心样品,其中M₃和M₄表示全反射镜, $E_{p}^{I}$ 和

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图 2. 探测频率失谐Δ_p对双稳的影响。 (a)不同探测频率失谐Δ_p情形下的输入光强和输出光强关系;(b)介质的吸收Im(ρ₃₁)(虚线)、色散Re(ρ₃₁)(实线)随探测频率失谐Δ_p变化的关系。其他参数为Ω_c=2.5γ,Ω_d=2γ,Δ_c=2γ,Δ_d=0,C=50γ

Fig. 2. Influence of probe frequency detunings Δ_p on optical bistability. (a) Output field $|x|$ versus input field $|y|$ for different prob

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图 3. 耦合频率失谐量Δ_c对双稳的影响。(a)不同耦合频率失谐Δ_c情形下的输入光强和输出光强的关系;(b)介质的吸收Im(ρ₃₁)、色散Re(ρ₃₁)随耦合场频率失谐Δ_c的变化。其他参数Ω_c=2.5γ,Ω_d=2γ,Δ_p=2γ,Δ_d=1.5γ,C=50γ

Fig. 3. Influence of coupling frequency detunings Δ_c on optical bistability. (a) Output field $|x|$ versus input field $|y|$ for different c

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图 4. 耦合场强度Ω_c对双稳的影响。(a)不同耦合场强度Ω_c情形下的输入光强和输出光强关系;(b)介质的吸收Im(ρ₃₁)、色散Re(ρ₃₁)随耦合场强度Ω_c变化的关系。其他参数为Ω_d=6γ,Δ_p=2γ,Δ_c=γ,Δ_d=2γ,C=50γ

Fig. 4. Influence of coupling field strength Ω_c on optical bistability. (a) Output field $|x|$ versus input field $|y|$ for different coupli

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图 5. 耦合场强度Ω_d对双稳的影响。(a)不同耦合场强度Ω_d情形下的输入光强和输出光强关系;(b)介质的吸收Im(ρ₃₁)、色散Re(ρ₃₁)随耦合场强度Ω_d变化的关系。其他参数为Ω_c=2.5γ,Δ_p=γ,Δ_c=2γ,Δ_d=3γ,C=50γ

Fig. 5. Influence of coupling field strength Ω_d on opticical bistability. (a) Output field $|x|$ versus input field $|y|$ for different coup

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图 6. 不同合作参数C情形下的输入光强和输出光强关系。其他参数为Ω_c=4γ,Ω_d=2γ,Δ_p=2γ,Δ_c=γ,Δ_d=0

Fig. 6. Output field $|x|$ versus input field $|y|$ for different cooperation parameters. Other parameters are Ω_c=4γ,Ω_{d
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章建帅, 张红军, 孙辉. 量子相干调控金刚石锡空位色心光学双稳研究[J]. 光学学报, 2020, 40(12): 1219001. Jianshuai Zhang, Hongjun Zhang, Hui Sun. Controlling Optical Bistability Through Quantum Coherence in Tin-Vacancy Color Centers in Diamond[J]. Acta Optica Sinica, 2020, 40(12): 1219001.

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图 2. 探测频率失谐Δ_p对双稳的影响。 (a)不同探测频率失谐Δ_p情形下的输入光强和输出光强关系;(b)介质的吸收Im(ρ₃₁)(虚线)、色散Re(ρ₃₁)(实线)随探测频率失谐Δ_p变化的关系。其他参数为Ω_c=2.5γ,Ω_d=2γ,Δ_c=2γ,Δ_d=0,C=50γ

Fig. 2. Influence of probe frequency detunings Δ_p on optical bistability. (a) Output field $|x|$ versus input field $|y|$ for different prob

图 3. 耦合频率失谐量Δ_c对双稳的影响。(a)不同耦合频率失谐Δ_c情形下的输入光强和输出光强的关系;(b)介质的吸收Im(ρ₃₁)、色散Re(ρ₃₁)随耦合场频率失谐Δ_c的变化。其他参数Ω_c=2.5γ,Ω_d=2γ,Δ_p=2γ,Δ_d=1.5γ,C=50γ

Fig. 3. Influence of coupling frequency detunings Δ_c on optical bistability. (a) Output field $|x|$ versus input field $|y|$ for different c

图 4. 耦合场强度Ω_c对双稳的影响。(a)不同耦合场强度Ω_c情形下的输入光强和输出光强关系;(b)介质的吸收Im(ρ₃₁)、色散Re(ρ₃₁)随耦合场强度Ω_c变化的关系。其他参数为Ω_d=6γ,Δ_p=2γ,Δ_c=γ,Δ_d=2γ,C=50γ

Fig. 4. Influence of coupling field strength Ω_c on optical bistability. (a) Output field $|x|$ versus input field $|y|$ for different coupli

图 5. 耦合场强度Ω_d对双稳的影响。(a)不同耦合场强度Ω_d情形下的输入光强和输出光强关系;(b)介质的吸收Im(ρ₃₁)、色散Re(ρ₃₁)随耦合场强度Ω_d变化的关系。其他参数为Ω_c=2.5γ,Δ_p=γ,Δ_c=2γ,Δ_d=3γ,C=50γ

Fig. 5. Influence of coupling field strength Ω_d on opticical bistability. (a) Output field $|x|$ versus input field $|y|$ for different coup

图 6. 不同合作参数C情形下的输入光强和输出光强关系。其他参数为Ω_c=4γ,Ω_d=2γ,Δ_p=2γ,Δ_c=γ,Δ_d=0

Fig. 6. Output field $|x|$ versus input field $|y|$ for different cooperation parameters. Other parameters are Ω_c=4γ,Ω_{d
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图 2. 探测频率失谐Δp对双稳的影响。 (a)不同探测频率失谐Δp情形下的输入光强和输出光强关系;(b)介质的吸收Im(ρ31)(虚线)、色散Re(ρ31)(实线)随探测频率失谐Δp变化的关系。其他参数为Ωc=2.5γ,Ωd=2γ,Δc=2γ,Δd=0,C=50γ

Fig. 2. Influence of probe frequency detunings Δp on optical bistability. (a) Output field x versus input field y for different prob

图 3. 耦合频率失谐量Δc对双稳的影响。(a)不同耦合频率失谐Δc情形下的输入光强和输出光强的关系;(b)介质的吸收Im(ρ31)、色散Re(ρ31)随耦合场频率失谐Δc的变化。其他参数Ωc=2.5γ,Ωd=2γ,Δp=2γ,Δd=1.5γ,C=50γ

Fig. 3. Influence of coupling frequency detunings Δc on optical bistability. (a) Output field x versus input field y for different c

图 4. 耦合场强度Ωc对双稳的影响。(a)不同耦合场强度Ωc情形下的输入光强和输出光强关系;(b)介质的吸收Im(ρ31)、色散Re(ρ31)随耦合场强度Ωc变化的关系。其他参数为Ωd=6γ,Δp=2γ,Δc=γ,Δd=2γ,C=50γ

Fig. 4. Influence of coupling field strength Ωc on optical bistability. (a) Output field x versus input field y for different coupli

图 5. 耦合场强度Ωd对双稳的影响。(a)不同耦合场强度Ωd情形下的输入光强和输出光强关系;(b)介质的吸收Im(ρ31)、色散Re(ρ31)随耦合场强度Ωd变化的关系。其他参数为Ωc=2.5γ,Δp=γ,Δc=2γ,Δd=3γ,C=50γ

Fig. 5. Influence of coupling field strength Ωd on opticical bistability. (a) Output field x versus input field y for different coup

图 6. 不同合作参数C情形下的输入光强和输出光强关系。其他参数为Ωc=4γ,Ωd=2γ,Δp=2γ,Δc=γ,Δd=0

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图 2. 探测频率失谐Δ_p对双稳的影响。 (a)不同探测频率失谐Δ_p情形下的输入光强和输出光强关系;(b)介质的吸收Im(ρ₃₁)(虚线)、色散Re(ρ₃₁)(实线)随探测频率失谐Δ_p变化的关系。其他参数为Ω_c=2.5γ,Ω_d=2γ,Δ_c=2γ,Δ_d=0,C=50γ

Fig. 2. Influence of probe frequency detunings Δ_p on optical bistability. (a) Output field $|x|$ versus input field $|y|$ for different prob

图 3. 耦合频率失谐量Δ_c对双稳的影响。(a)不同耦合频率失谐Δ_c情形下的输入光强和输出光强的关系;(b)介质的吸收Im(ρ₃₁)、色散Re(ρ₃₁)随耦合场频率失谐Δ_c的变化。其他参数Ω_c=2.5γ,Ω_d=2γ,Δ_p=2γ,Δ_d=1.5γ,C=50γ

Fig. 3. Influence of coupling frequency detunings Δ_c on optical bistability. (a) Output field $|x|$ versus input field $|y|$ for different c

图 4. 耦合场强度Ω_c对双稳的影响。(a)不同耦合场强度Ω_c情形下的输入光强和输出光强关系;(b)介质的吸收Im(ρ₃₁)、色散Re(ρ₃₁)随耦合场强度Ω_c变化的关系。其他参数为Ω_d=6γ,Δ_p=2γ,Δ_c=γ,Δ_d=2γ,C=50γ

Fig. 4. Influence of coupling field strength Ω_c on optical bistability. (a) Output field $|x|$ versus input field $|y|$ for different coupli

图 5. 耦合场强度Ω_d对双稳的影响。(a)不同耦合场强度Ω_d情形下的输入光强和输出光强关系;(b)介质的吸收Im(ρ₃₁)、色散Re(ρ₃₁)随耦合场强度Ω_d变化的关系。其他参数为Ω_c=2.5γ,Δ_p=γ,Δ_c=2γ,Δ_d=3γ,C=50γ

Fig. 5. Influence of coupling field strength Ω_d on opticical bistability. (a) Output field $|x|$ versus input field $|y|$ for different coup

图 6. 不同合作参数C情形下的输入光强和输出光强关系。其他参数为Ω_c=4γ,Ω_d=2γ,Δ_p=2γ,Δ_c=γ,Δ_d=0

Fig. 6. Output field $|x|$ versus input field $|y|$ for different cooperation parameters. Other parameters are Ω_c=4γ,Ω_{d
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