相干原子介质中弱光非线性光学效应的研究

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5、,duetomissedfatal,whennightcame【摘要】：自从激光发明以来,非线性光学的研究引起了人们的极大关注并得到了十分广泛的应用。该方面的研究加深了人们对光与物质相互作用特性的认识,大大拓展了传统光学的研究范围。利用非线性光学效应可得到新的相干光源,解决光物理和光技术中的许多问题;利用非线性光学效应和激光技术可对物质的微观结构和动力学进行深入的探索;另外,非线性光学的研究在量子计算与量子信息科学方面也有极其重要的应用。光与物质相互作用过程中出现的丰富多彩的非线性现象,是非线性物理学最为重要的研究内容之一。长

6、期以来,为了得到较强的非线性光学效应,人们主要研究强激光场与介质的非共振相互作用,即强光非线性光学。在非线性光学发展的早期,人们就意识到在光场与介质发生共振的情况下,既使较弱的入射光强也能得到很大的非线性光学效应。但是由于共振介质对光场有强烈的吸收,人们一直认为利用共振介质实现强非线性光学过程是不现实的。近年来,电磁感应透明(electromagneticallyinducedtransparency,简称EIT)的发现和深入研究为在共振介质中实现弱光条件下的强非线性光学效应(即弱光非线性光学)打开了一个突破口。所谓EIT是利

7、用外加控制光场所诱导的量子干涉效应消除共振介质对探测光场的吸收。除此之外,EIT还可使介质的非线性光学极化率显著增强,使其色散性质产生重大改变,从而导致很强的非线性光学效应并可使探测光场的群速度大为减慢。尽管近十多年来对光脉冲在EIT体系中的传播有许多出色工作,但大多集中在与之有关的线性光学效应方面。近几年开始了EIT系统中超慢光孤子等弱光非线性光学效应的研究,但对EIT介质的瞬态光学响应特性、超慢光孤子和孤子列的产生机制、多分量超慢光孤子、利用EIT体系实现高效多波混频等还研究得较少或不够深入,有关的物理问题及其相关的理论还

8、需进一步的探索和完善。本文利用导师研究小组近年来发展的共振非线性光学多重尺度理论和数值模拟方法对相干原子介质中弱光非线性光学效应的有关物理特性进行了深入的研究。我们首先探讨了如何在EIT介质中利用调制不稳定性产生超慢光孤子与孤子列的问题;接着研究了EIT介质的瞬态非线性光学响