针对四能级N型原子系统, 研究了与原子跃迁相关的量子相干烧孔现象。通过密度算符运动方程、拉氏变换法以及量子回归理论, 求得了探测场的吸收谱。采用两束耦合光和一束饱和光同时作用, 随后分别研究了在两束耦合光同时与探测光同向传播, 饱和光与探测光反向传播, 以及耦合光、饱和光、探测光均沿着同一方向传播的两种典型的传播机制和不同参数的调节下相干光学烧孔的形成特点, 最后通过缀饰态理论计算并分析了结果的正确性。最多观测到六个相干光学烧孔。耦合光的拉比频率的大小影响着相干光学烧孔的形成位置, 而饱和光拉比频率的大小将决定着形成相干光学烧孔的深度。该结果完善了相干光学烧孔的理论研究, 对于以后应用到光学量子存储有理论指导意义。

在四能级N模型原子系统中, 当一束饱和光和一束探测光同向传播并且两束耦合光反向传播时, 由于饱和光与探测光不能处于相消多普勒状态, 可以同时在吸收光谱中观测到五个下凹, 均为相干光学烧孔。通过缀饰态理论, 计算了烧孔的位置, 发现中间深而窄的烧孔是由两个相干光学烧孔叠加而成。通过参考系数的合理调节以及改变饱和光的拉比频率, 可以改变烧孔形成的深度; 通过改变耦合光的拉比频率, 可以改变烧孔形成的位置。最后通过数值模拟得出饱和光的拉比频率在相干光学烧孔中实现光速减慢起到重要作用。这些结论对未来的光量子存储、光量子信息都有着重要的应用价值。

理论上研究了在非消多普勒Λ型三能级热原子系统中基于相干烧孔方法的光速减慢。通过数值求解系统的密度矩阵, 全面分析了能级匹配、激发态能级的自发辐射弛豫和基态能级间的相干弛豫等条件对光速减慢的影响。研究结果表明相干烧孔方法由于引进了原子相干效应, 可以在三能级系统中获得比二能级系统中的普通光学烧孔方法更好的光速减慢效果, 而且不受能级匹配条件的限制。该方法有助于在具有非消多普勒能级结构的热原子系统中实现原子相干效应, 为在更一般的原子系统中实现光速减慢和光信息的存储提供可能。