原子相干是控制光与原子相互作用的有效方法。本文对比研究不同三能级原子系统中自发辐射相干对电磁感应相位光栅的影响。结果发现, 自发辐射相干可以显著增强一阶衍射效率, 但是不同系统一阶衍射增强的程度不相同, 与原子相干程度的依赖关系也有区别。对于Lamda和Ladder型系统, 一阶衍射效率随自发辐射相干程度的增强而增强, 其中Ladder型系统更明显。与此不同, 对于V型系统, 在自发辐射相干程度相对较小的区域出现一阶衍射效率的增强。

本文研究了倒Y型四能级系统中自发辐射诱导相干对探测场的色散和吸收特性的影响。在稳态条件下利用密度矩阵微扰理论推导出了密度矩阵的迭代解。数值分析了自发辐射诱导相干对线性和非线性折射率和吸收系数的影响, 分析了泵浦场和耦合场偏离双光子共振对弱探测场色散和吸收特性的影响。研究发现自发辐射诱导相干使弱探测光的线性和非线性折射率增强, 同时形成一个较宽的透明窗。在没有自发辐射诱导相干的情况下, 泵浦场和耦合场偏离双光子共振对探测场的线性和非线性折射率影响明显, 在有自发辐射诱导相干的情况下, 泵浦场和耦合场偏离双光子共振使得探测场的线性透明窗变窄, 非线性吸收增加。

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.

在与三个场相互作用的Y型四能级原子系统中,利用密度矩阵方程计算了介质对探测场的吸收,分析了自发产生相干对探测吸收的影响。结果发现:随着自发产生相干的影响,在共振中心处,探测吸收表现出不同的现象。当自发产生相干对探测吸收产生相消干涉时,随着自发产生相干的增强,在共振中心处削弱吸收,出现增益。当自发产生相干对探测吸收产生相长干涉时,随着自发产生相干的增强,在共振中心处出现吸收增强,也即出现电磁诱导吸收(electromagnetically induced absorption,简称EIA),在共振两侧的双电磁感应透明强度(electromagnetically induced transparency,简称EIT)增强,窗口变宽。同时,在能级｜3〉→｜2〉与｜4〉→｜2〉的自发衰减速率比值不变下,当能级｜3〉→｜2〉与｜4〉→｜2〉的自发衰减速率减小时,在共振中心处,吸收线宽变窄,共振两侧的透明窗口变宽。

文章研究用非匹配高斯脉冲实现四能级准Λ型系统中的相干布居转移。从密度矩阵方程出发,对四个态的布居数随时间的演化进行了数值模拟。模拟结果表明,泵浦光场的拉比频率强度和失谐量对布居转移率的影响和探测光场、耦合光场的拉比频率强度及失谐量对布居转移率的影响不同;自发辐射诱导相干(SGC)对布居转移率的影响不大。但当它们选取适当参数的时候,基态的布居几乎可以全部被转移到目标态能级。