三能级闭合环路系统控制的位相和幅度相关的无反转增益-物理学报.PDF

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 62, No. 10 (2013) 104206 三能级闭合环路系统控制的位相和幅度相关的 无反转增益* 张志颖 付申成 苟立丹 姚治海† ( 长春理工大学理学院, 长春 130022 ) ( 2012年11月22 日收到; 2013年1月11 日收到修改稿) 为了获得位相敏感的无粒子数反转探测增益, 研究了一个三能级闭合环路子系统控制的四能级原子系统. 在三 光子共振情况下, 获得了大的稳态无反转探测增益. 由于量子干涉效应, 探测增益对三能级闭合环路子系统的相对 位相是敏感的. 三能级闭合环路子系统中的场强也是影响探测场增益特性的重要参数. 关键词: 量子干涉, 位相敏感效应, 无反转增益 PACS: 42.50.Gy, 42.50.Hz DOI: 10.7498/aps.62.104206 了位相敏感的光致电离、激光冷却和原子局域化 1 引言 等效应10−12 . 无反转激光在真空紫外和X 射线激光方面 近年来, 在吸收和自发辐射光谱中的位相敏感 有着重要的应用, 近年已受到国内外研究者的广 效应一直是量子光学的研究热点, 相关的理论和实 泛关注. 研究者已经设计了很多无反转激光的理 验工作已有很多报道1−12 . 在这些研究中, 主要用 论模型, 并计算了无反转增益与系统参数之间的 两种方法来研究位相敏感效应. 第一种方法是利用 关系13−20 . 在这些无反转激光模型中, 一部分是基 真空感应相干效应1−5 , 第二种方法依赖于闭合环 于量子干涉效应, 其导致了原子系统发射和吸收线 路系统中的量子干涉效应6−12 . 真空感应相干效 型的变换; 另一部分是利用外加相干光场产生原子 应是基于两个接近简并的上能级到一个下能级(或 相干, 从而导致在无粒子数反转的情况下获得探测 一个上能级到两个接近简并的下能级) 的不可分辨 增益. 这些效应导致的无反转激光的成功实验研究 的弛豫通道, 两个相关偶极矩需要满足非正交的特 14 已经报道21−24 . 在这些研究中, 探测增益主要通过 性 . 偶极矩的方向很难控制, 并且很难在真实 的原子系统中找到合适的原子模型. 因此, 由真空 调节激光的强度和频率来控制, 不能通过调节激光 感应相干导致的位相敏感效应很难在实验中实现, 的位相来控制. 最近, Wu 和Gao45 利用真空感应 相关的研究工作主要停留在理论研究阶段. 目前的 相干设计了位相敏感的无反转激光, 实现了无反转 研究表明, 闭合环路系统中的位相敏感效应相对比 增益的多样化控制. 较容易在实验中实现. 基于闭合环路系统中的量 本文研究了一个四能级系统中的无反转增益 子干涉效应, 研究者已经开展了利用光场位相控制 特性, 其中的探测光场通过一个三能级闭合环路系 原子动力学的研究工作.