《雷射場控制下原子系統的級聯高階非線性效應研究》是依託西安交通大學，由宋建平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：雷射場控制下原子系統的級聯高階非線性效應研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋建平
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目研究的是雷射場控制下的級聯高階非線性效應。利用雷射場與樣品相互作用，在系統匹配方式滿足消都卜勒條件下，控制外場參量進而控制高階效應的增強與抑制。在多能級原子系統中，提出一種可行的理論研究及具體實驗方案，增強級聯四波混頻效率。通過原子相干技術控制級聯三階非線性效應和五階非線性效應光學過程。在此實驗方案的基礎上，結合之前電磁感應透明（EIT）及多波混頻方面直接高階非線性效應的工作，進而研究級聯和直接高階非線性過程間的相關性、關聯性、干涉性等。由於產生的多波混頻信號處在各自的EIT視窗中，對級聯和直接高階多波混頻過程之間的時間和空間的干涉有很大的改進，這為我們進入量子領域具有重要的意義；而且可以幫助我們控制和最佳化多能級原子系統中的高階非線性過程，在新型的非線性光電子器件（如光通訊中的可控全光開關、與非門和波長轉換器等）以及多通道量子信息處理等套用方面有重要的價值。
結題摘要
本項目研究了雷射場控制下的級聯高階非線性效應。利用雷射場與樣品相互作用，在系統匹配方式滿足消都卜勒條件下，控制外場參量進而控制高階效應的增強與抑制。在多能級原子系統中，提出一種可行的理論研究及具體實驗方案，增強級聯四波混頻效率。通過原子相干技術控制級聯三階非線性效應和五階非線性效應光學過程。我們得到的成果如下：(1)從實驗上和理論上研究多綴飾四波混頻間的相互作用及其套用。當這兩個四波混頻過程相互作用時，觀測到兩個四波混頻（FWM）過程間的相互抑制現象，處在電磁感應透明（EIT）視窗中的FWM的Autler-Townes分裂也被觀測到。我們發現當引入強耦合光場（作為綴飾場）的功率保持不變，僅改變其頻率使該綴飾場耦合在不同的躍遷能級時，它的綴飾效果強烈地依賴於能級間的躍遷偶極矩。我們提出了一種簡單而有效的方法用來確定不同原子躍遷能級間的有效躍遷偶極矩，即可以通過EIT信號被抑制的大小直接判斷不同能級間有效躍遷偶極矩的大小關係，並計算給出有效躍遷偶極矩的量級，結果與現有值符合的非常好。（2）.通過改變入射光束偏振特性調製多波混頻過程，發現多波混頻信號光譜輪廓的改變可以歸結於探針光場偏振方向的變化。當我們考慮到在銣原子倒置Y型原子系統中十六個相關的塞曼子能級系統時，實驗數據與理論預言非常好的符合在一起。（3）通過FWM光譜測量由雙光子綴飾產生的ac-Stark能級移動。通過理論計算和實驗的方法研究了雙光子綴飾效果。我們提出了一種新的測量ac-Stark效應導致的能級移動的方法，即通過FWM信號的頻率移動定標能級的頻移量。（4）通過原子相干技術控制五階非線性過程和級聯三階非線性過程。我們可以任意的控制其中的一個或多個參量，來調製信號的產生機理和輸出地結果。通過選擇實驗配置，可以使得級聯的三階非線性效應得到加強或得到抑制。（5）雙∧-型四能級原子能級系統中共存FWM過程間的相互作用及關聯測量，進而研究級聯和直接高階非線性過程間的相關性、關聯性、干涉性等。由於產生的多波混頻信號處在各自的EIT視窗中，對級聯和直接高階多波混頻過程之間的時間和空間的干涉有很大的改進，這為我們進入量子領域具有重要的意義,可以幫助我們控制和最佳化多能級原子系統中的高階非線性過程，在新型的非線性光電子器件（如光通訊中的可控全光開關、與非門和波長轉換器等）以及多通道量子信息處理等套用方面有重要的價值。
