相干原子介质中光场的线性局域和非线性局域的研究

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1、万方数据浙江师范大学硕士学位论文Sc．M．DissertationofZhejiangNormalUniversity相干原子介质中光场的线性局域和非线性局域的研究StudiesofLinearLocalizationandNonlinearLocalizationofLightinCoherentAtomicMedia研究生：窦建鹏MasterDegreeCandidate：DouJianpeng专业：理论物理Subject：TheoreticalPhysics导师：李慧军副教授Supervisor：LiHuijun中国·金华·浙江师范

2、大学ZhejiangNormalUniversity,Jinhua,China二。一四年五月May,2014万方数据相干原子介质中光场的线性局域和非线性局域的研究摘要通过观察、分析和总结光与其他物质相互作用时所呈现出的现象，我们可以研究光的性质和介质的性质。某些情况下，比如需要较大的折射率的时候，我们倾向于选用光与介质共振作用的系统。不过，共振作用意味着介质对光的强吸收。幸运的是，科学家后来发现了电磁感应透明(electromagneticallyinducedtransparency，简称EIT)和主动拉曼增益(activeRamang

3、ain，简称ARG)这两种机制。EIT系统能够抑制介质对光的共振吸收。与EIT系统有所不同的是，ARG系统是靠对光的增益来抵消介质对光的共振吸收。基于这两种机制，对弱光与介质共振作用的研究得到快速发展，很多理论和实验相继实现。本文所用的相干原子介质就是电磁感应透明介质和主动拉曼增益介质。我们对这两种介质中的光场的性质，特别是光场在横向(与光传播方向垂直)上的局域性进行了研究。具体内容包括：(1)我们考虑了基于EIT且具有Ⅳ型能级结构的冷原子气体系统。在此系统中，实现了具有多种准周期外势的(2+1)维Aubry．Andr6模型(简称AA模型

4、)。在从模型中，我们实现了各种准周期外势下的线性基态(包括非局域态和局域态)，还研究了维度和非线性对这些线性基态的影响。最后还研究了外势的准周期性对信号光的局域性的影响。此外，我们的模型能够很方便地调节准周期的强度和类型。(2)基于ARG，我们在实温下的相干原子气体系统中实现了(1+1)维线性安德森模型和非线性安德森模型。在安德森模型中，我们研究了多种局域态，给出了非线性对线性局域态的影响，而且还完成了基态孤立子的稳定性分析(包括线性稳定性分析、加噪声后做传播)。在研究中，我们用到了多重尺度法以及一些数值计算方法(比如，加速虚时演化法、分

5、步傅里叶方法、牛顿预条件共轭梯度法)。关键词：EIT；ARG；准周期；从局域；安德森局域万方数据Il万方数据StudiesofLinearLocalizationandNonlinearLocalizationofLightinCoherentAtomicMediaAbstractBymeansofobserving，analyzing，andsummarizingthephenomenaappeardunngoraftertheprocessoftheinteractionbetweenlightandmedium，wecaninves

6、tigatethepropertiesoflightandmedium．Incertaincircumstances，suchastheoneinwhichlargerefractiveindexisnecessary,weprefertOthesysteminwhichlightandmediuminteractresonantly．However,itwaswellknownthatlightwouldbeabsorbedstronglybythemedi·umatresonance．Fortunately'electromagnet

7、icallyinducedtransparency(EIT)andactiveRamangain(ARG)wereproposed．EITsystemisabletosuppressthestrongabsorbtionoflightwhilelightandmediumareinteractingresonantly．UnlikeEITsystem，ARGsystemisabletooffsetthestrongabsorbtionoflight．Thesetwosystemarearousingaboominthefieldabout

8、resonanceinteractionbetweenweeklightandmedia．Inthispaper,theconcept‘coherentatomicmedia’isidenti