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
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
通过对从开放的V型双泵浦系统的定态解析解得到的数值计算结果的分析表明:1)驱动场相位将涨落导致一个有限线宽;一般说来,被探测场耦合的上下两能级间的粒子数差随线宽的增加而减小,当线宽增加到一定值时,系统将发生从传统的反转激光到无反转激光的转化;线宽的增加将使无反转激光增益降低;当线宽不为零时,仍可产生无吸收高色散(折射率).2) 线宽变化对增益、色散和粒子数差影响的性质和大小与系统其它参量的取值密切相关,只有适当选择线宽和系统其它参量的值才能获得最大的无反转激光增益和无吸收高色散(折射率).
开放系统 无反转激光 相位涨落 线宽 增益 色散 粒子数差
1 山东师范大学,物理系,山东,济南,250014
2 山东师范大学,传播学院,山东,济南,250014
在开放的共振Lower ladder型和V型系统中,无激光解的失稳既可以通过Pitchfork分岔发生而导致连续无反转激光输出，也可以通过Hopf分岔实现而导致自脉动无反转激光输出。分析了非饱和增益系数、腔损耗速率、粒子注入速率比和粒子退出速率等系统参量的变化对两种失稳的影响。
激光物理 无反转激光 开放系统 失稳 分岔
1 山东师范大学物理系,山东济南,250014
2 衡水师范专科学校物理系,河北衡水,053000
提出了具有非相干抽运的开放的ladder型无粒子数反转激光(LWI)系统模型,给出了定态线性解析解,研究了探测场和驱动场失谐的变化对无粒子数反转激光增益、色散和粒子数差的影响.结果发现,开放的ladder型系统的无粒子数反转激光增益远大于相应的封闭系统;其增益、色散和粒子数差的变化规律与开放的Λ型及简单三能级无粒子数反转激光系统有很大不同.
开放系统 ladder型 定态 增益 色散 粒子数差
