1 河北大学 物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
2 中国科学院半导体研究所, 北京 100038
3 河北北方学院 物理系, 河北 张家口 075000
建立微波驱动基态精细结构跃迁的Λ型三能级系统, 研究基于自发辐射相干控制的电磁感应透明诱导无反转光放大效应.微波场作用于基态精细结构能级之间, 产生3个透明窗口, 利用适当角度的自发辐射相干效应与电磁感应透明耦合, 实现透明向光放大的转化.结果表明, 透明转化为光放大时, 激发态与基态能级之间以及两个基态能级之间均不出现粒子数反转, 但在产生光放大的过程中必须经历两个基态能级出现粒子数反转的状态.调节微波场的频率失谐量可以改变基态能级上的粒子数分布, 有利于无反转光放大的产生.
自发辐射相干 微波场 电磁感应透明 无反转光放大 Λ型三能级系统 Spontaneously generated coherence Microwave field Electromagnetically induced transparency Amplification without inversion Lambda type three-level system
河北大学 物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
讨论了调谐耦合场作用下的Λ型三能级系统中的无反转光放大(AWI)现象, 调谐耦合场同时激励两个基态精细结构能级与激发态能级之间的跃迁, 使系统同时呈现电磁诱导透明(EIT)和自发诱导相干凹陷两种特性, 而且当调节这个耦合场的频率失谐量在某一特定范围时, 系统会在EIT信号上叠加出现AWI现象。研究结果表明: 该系统中EIT和自发诱导相干凹陷之间存在能量转移现象, 当EIT上出现AWI现象时, 虽然激发态能级与基态能级之间没有出现粒子数反转, 但是两个基态精细结构能级之间出现了粒子数反转。
电磁诱导透明 无反转光放大 自发诱导相干凹陷 调谐耦合场 electromagnetically induced transparency amplification without inversion spontaneous radiation induced coherent dip tuned coupling field
研究了三能级原子与多模光场相互作用的量子系统，从系统的密度矩阵运动方程出发讨论了无粒子数反转探测场的增益条件，发现当驱动场拉比频率取5，探测场拉比频率取1，非相干抽运取3，驱动场失谐量取3时，系统可以在偏离共振的两端获得粒子数无反转而相应的探测场获得了增益，即实现了无粒子数反转激光，其在光通信方面具有重要的应用价值。
三能级原子 激光 无粒子数反转 three-level atom laser without inversion
对开放的V型三能级系统，通过微分方程的数值运算，分析了该系统的无粒子数反转激光(laser without inversion，LWI)产生的机制，讨论了探测场和驱动场的失谐、驱动场的Rabi频率、粒子初始状态对系统LWI时间演化的影响。结果显示：驱动场耦合的两个能级上的粒子数分布以相同的频率振荡，位相差π；在探测场和驱动场皆共振(△=△o=0)时，原子对探测场色散的响应为零，双光子相干项ρca是实量；驱动场的Rabi频率Ω增大时，增益、相干项和粒子数差的振荡周期减小；粒子数的初始状态主要影响增益、相干项和粒子数差的振荡幅度，并不影响最后的稳定状态。
激光物理 开放系统 无粒子数反转激光 时间演化 laser phasics open system lasing without inversion time evolution.
1 淮北煤炭师范学院物理系，安徽 淮北 235000
2 山东师范大学物理与电子科学学院，山东 济南 250014
在考虑Doppler效应下，通过理论分析和数值模拟研究了传播效应对开放四能级系统中的无反转激光特性的影响。研究发现：探测场和驱动场同向传输对系统获得无反转激光更为有利，要想提高探测激光的增益不仅要选取合适的入口处驱动场Rabi频率值，而且选取适当的驱动场和探测场初始失谐值对于提高激光增益也极为关键；随传播距离的增大，探测场上下能级粒子数一直满足无反转，而探测场上能级和驱动场上能级间的粒子数随传播距离的增大发生了Raman反转。
激光物理 传播效应 无反转激光 Doppler效应 开放系统 laser physics propagation effect lasing without inversion Doppler effect open system
提出了开放的四能级双驱动场无反转激光系统的理论模型，由电偶极和旋转波近似得到其密度矩阵方程，在共振条件下，讨论无反转激光产生的物理机制，求得定态共振线性解析解，利用数值计算结果分析了能级间的自发衰减速率、非相干泵浦速率、粒子注入速率和粒子退出速率对系统无反转激光增益和粒子数差的影响，讨论了线性和非线性增益和粒子数差的差别。结果表明：适当的自发衰减速率、调节非相干泵浦速率、粒子注入速率和粒子退出速率可获得无粒子数反转激光；线性和非线性的增益和粒子数差随驱动场Rabi频率的变化趋势一样，增益的线性稳定值大于非线性稳定值。
激光物理 无粒子数反转激光 四能级系统 开放系统 增益 粒子数差 laser physics lasing without inversion four-level system open system gain population difference
淮北煤炭师范学院,物理系,安徽,淮北,235000
在封闭的简单四能级原子系统模型的基础上提出了开放的四能级原子系统模型.通过在电偶极和旋转波近似下,解此系统的半经典密度矩阵运动方程得其稳态线性解析解.对该稳态解的数值模拟显示:随着驱动场的Rabi频率的连续增加系统会发生由输出的无粒子数反转激光到输出粒子数反转激光的转变;随着系统退出速率或者注入速率比的连续增大,系统会发生由输出的粒子数反转激光到输出无粒子数反转激光的转变;该系统能获得无吸收高色散;在稳态,探测激光上下能级粒子数差随探测场失谐的变化曲线呈弱矩形波.
无反转激光 开放系统 四能级 增益 Lasing without inversion Open system Four-level Gain
利用求密度矩阵稳态解的方法得到了一般泵浦和衰变情况下∧型开放三能级原子系统在强相干光作用下无反转激光的条件。我们证明初始泵浦率和能级间自发辐射率的反转代替了稳态布居数的反转，共同促进了无布居数反转光放大，而且只要前两者之一满足就可以实现无反转光放大。然后利用求解简化原子模型波函数解析解的方法，描述了原子演化使得光场放大的过程，解释了量子干涉在三能级原子无反转激光中的作用。
无反转激光 量子干涉 密度矩阵 lasing without inversion quantum coherence density matrix
考虑驱动场相位存在涨落，给出了开放四能级系统的稳态解析解，通过它分析了该系统由于驱动场相位涨落引起的有限线宽对增益、色散和粒子数差的影响．分析显示：线宽的变化不能改变无反转激光系统的特性；线宽的增大必须提高抽运阈值；相对来说退出速率很小时，线宽对增益、色散和粒子数差的影响较弱；当线宽不为零时该系统仍能获得无吸收高色散．
无反转激光 开放系统 相位涨落 非相干抽运速率 Open system Lasing without inversion Phase fluctuation Incoherent pumping rate
1 华东师范大学物理系, 上海 200062
2 东华大学应用物理系,上海 200051
通过求解含时密度矩阵方程研究了不同能量抽运场作用下Λ型三能级系统的瞬态电磁感应透明特性,分析了不同能量抽运场作用下弱探测场的吸收、各能级的布居及相干项ρ23随时间的演变关系。结果表明,当抽运场能量较高时,系统可实现瞬态无反转放大;随着抽运场能量的减小,电磁感应透明将减弱,瞬态无反转放大将消失。由于探测场的吸收取决于抽运场的拉比频率与相干项ρ23的乘积,在强抽运场作用下,非零瞬态振荡相干项ρ23导致探测场的瞬态吸收和无反转放大,抽运场能量的减小将引起总的相干效应减弱,从而导致探测场的负吸收消失以及正吸收增强。
激光物理 瞬态电磁感应透明 瞬态无反转放大 量子相干
