西安交通大学 物理学院 物质非平衡合成与调控教育部重点实验室 陕西省量子光学与光电量子器件重点实验室，西安 710049
偏振在光与物质相互作用中扮演着重要的角色。过去几十年里，绝大多数研究工作都基于偏振单一且均匀分布的标量光场。近年来，随着光场产生与操控技术的不断发展，空间偏振非均匀分布的矢量光场逐渐引起人们的关注。矢量光场具有多维可调控的自由度以及独特的焦场属性，在经典与量子通讯、光学操控和显微成像等领域具有重要的研究价值与广泛的应用前景。矢量光场与物质相互作用的研究不仅丰富了人们对光场矢量特性的认识，也推动了基于不同介质实现光场调控的新发展。原子介质对光场偏振具有较高的敏感性，容易形成原子极化，并且具有更多的调控自由度，是探索矢量光场特性与实现矢量光场调控的理想平台。本文回顾了近年来矢量光场与原子介质相互作用的研究进展，重点介绍了原子介质与矢量光场在空间极化调控、相干调控、频率转换和非线性传输等研究领域的相关工作，并对该领域的未来发展趋势进行了展望。
矢量光场 原子介质 各向异性 量子相干 四波混频 Vector beam Atomic medium Anisotropy Quantum coherence Four-wave mixing 光子学报
2022, 51(10): 1026001
1 山西大学， 物理电子工程学院山西 太原 030006
2 山西大学， 极端光学协同创新中心山西 太原 30006
本文研究了一个循环四能级原子系统中的增益相位光栅效应，基于微扰理论，用密度矩阵方法计算了稳态条件下信号场的极化率，分析了影响信号场衍射效率的相关因素。结果表明，在循环四能级原子介质中，合适的抽运场、调制场和耦合场共同作用，使得信号场产生增益。当光场失谐较小时，利用抽运场、调制场和耦合场可以调控信号场的振幅和相位，使信号场的能量放大，并将能量从零阶衍射方向转移到高阶衍射方向。当抽运场拉比频率约为1.67γ时，一阶衍射效率急剧增加，说明在调控过程中有阈值产生。该光栅在全光开关、全光调制、全光逻辑门等新型光子器件中具有重要的应用。
量子光学 循环四能级原子介质 增益相位光栅
安徽理工大学力学与光电物理学院, 安徽 淮南 232001
提出了一个在法布里-帕罗腔中由Λ型三能级原子去纠缠动镜和腔场的方案,介绍了通过辐射压力产生光机械系统 稳定纠缠的机理。研究表明,在原子介质存在的情况下,系统可以得到更大的稳定纠缠。所提方案使用西蒙判据判定纠缠, 并采用纠缠负度量化系统的稳定宏观纠缠。当腔场和原子之间的耦合越大时,系统的纠缠越大。在原子的帮助下,系统的纠 缠最大值从0.5增加到2.05。此外,考虑腔场耗散时,这种稳态宏观纠缠仍然存在。
量子光学 光机械系统 原子介质 朗之万方程 稳态纠缠 quantum optics optomechanical system atomic medium Langevin equations stable entanglement
山西大学 物理电子工程学院,太原 山西 030006
我们在一个循环四能级相干原子系统中,理论研究了抽运场与调制场强度对信号场增益的作用。研究表明,在循环四能级相干原子介质中,调制场改变了四个能级间的粒子数布居分布,导致信号场被增益放大。对于N型四能级原子系统,当加入微小的调制场(调制场强度与信号场相等)时,共振处信号增益峰值提高了12倍。相干抽运场诱导信号场放大,且改变抽运场强度可以实现信号场由对应粒子数反转增益到无粒子数反转增益。且随着抽运场强度增加,共振增益的取值先变大后变小。该循环系统在光放大及增益效应研究中可能有重要应用。
粒子数反转增益 无粒子数反转增益 四能级相干原子介质 Population inversion gain without population inversion gain four-level coherent atomic medium
提出了一个利用原子介质在光机械系统中产生纠缠的方案。研究结果表明，当腔场和原子介质间的耦合系数取合适值时，腔场和动镜，镜子与原子，以及腔场和原子之间 都是纠缠的。此外，考虑了腔场耗散效应，并给出用“logarithmic negativity”去度量系统纠缠的数值解。
量子光学 光机械系统 原子介质 哈密顿 纠缠 quantum optics optomechanical system atomic medium Hamiltonian entanglement
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Quantum Optics and Center for Cold Atom Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 School of Physical Science and Technology, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China
We present the moments formalism theory to study the deflection of the slow signal light in the cold atomic media, which is under the condition of the Gaussian control laser and electromagnetically induced transparency. Deflection, the interesting phenomenon on quantum coherence, is testified by analytic and numerical methods. Results show that, as the signal light propagating in the medium, there would be an observable deflection before the general diffraction. Influences of the coupling intensity on deflection phenomenon and the beam waist of the signal light in the medium are also investigated.
相干原子介质 电磁感应透明 偏折 270.1670 Coherent optical effects 270.5530 Pulse propagation and temporal solitons 350.5500 Propagation Chinese Optics Letters
2010, 8(1): 115
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 2018002 School of Physics and Information Technology, Shaanxi Normal University, Xi'an 7100623 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049
The Kerr nonlinearity of a left-handed material is analyzed in a four-level atomic system. It is shown that, due to the effect of quantum interference, a large enhanced Kerr nonlinearity accompanied by vanishing absorption can be realized via choosing appropriate parameters in this negative refraction atomic medium. It not only shows the large nonlinearity but also acts as the phase and amplitude compensating effects.
负折射 原子介质 克尔非线性增强 190.0190 Nonlinear optics 270.0270 Quantum optics Chinese Optics Letters
2008, 6(5): 373
考虑双激发态三能级原子系统,探讨了该系统小电磁感应透明的非线性理论。得到由于探测场非线性项的影响,尽管此时介质对探测光的透明依然存在,但是介质的色散率减小,从而使得探测光在介质中传播时,其群速度变大。
电磁感应透明 色散 吸收 群速度 双激发态三能级原子介质
