三脚架型四能级原子中电磁感应光栅的研究

摘要

在光与原子相互作用的研究领域,与电磁感应透明相关的研究吸引了很多人的兴趣。在这些研究方向中,电磁感应光栅是一个有趣的方向。它是利用驻波形式的耦合光来改变介质的光学性质,如透射率和折射率。由于驻波的强度具有空间周期性,所以可以使介质的透射率和折射率呈空间周期性的分布,产生类似于光栅的空间结构。这样就可以对入射的探测光发生衍射。
　　电磁感应光栅克服了经典光栅对制造工艺要求苛刻等限制,且可以实现更小的光栅常数和更高的精度。通过调节入射光的光强和失谐量等参数,可以得到振幅光栅或相位光栅,以得到不同的一级衍射效率。本文采用三脚架型四能级的原子结构,在冷原子的条件下,通过数值模拟的方法计算出了电磁感应光栅的一级衍射效率。通过调整参数,实现了32％的一级衍射效率,这个效率非常接近理想相位光栅34%的衍射效率。与此同时,探测光和信号光的强度都可以比较弱。因此,这个系统除了可以用作电磁感应光栅外,还可以作为使用弱光控制的光控开关。
　　本文第一章为绪论,对电磁感应光栅的研究历史进行了介绍。第二章介绍了光与原子相互作用的基本理论,然后介绍了电磁感应透明的原理。第三章中,在介绍了经典光栅的理论后,结合电磁感应透明的原理介绍了三能级电磁感应光栅,并比较了只有振幅调制时以及振幅和相位调制同时存在的情况,得出了相位调制才能提高光栅的一级衍射效率的结论。第四章在这个基础上,结合目前对三脚架型四能级原子性质的研究,在三脚架型四能级原子中实现了电磁感应光栅,达到了接近理想情况的衍射效率。第五章进行了总结和展望。

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第一章 绪论

第二章 光与原子相互作用原理

2.1 光与原子相互作用的密度矩阵方法

2.2 电磁感应透明

第三章 电磁感应光栅原理

3.1 经典光栅理论

3.1.1 单缝夫琅和费衍射原理

3.1.2 多缝夫琅和费衍射原理

3.2 三能级电磁感应光栅

3.2.1 理论推导

3.2.2 结果和分析

第四章 三脚架型四能级电磁感应光栅

4.1 理论推导

4.2 结果和分析

第五章 总结和展望

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的研究成果

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