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四能级双V型原子系统中考虑自发辐射相干的无粒子数反转激光

张冰 刘志学 徐万超

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四能级双V型原子系统中考虑自发辐射相干的无粒子数反转激光

张冰, 刘志学, 徐万超

Lasing without inversion with considering spontaneously generated coherence

Zhang Bing, Liu Zhi-Xue, Xu Wan-Chao
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  • 提出了一个由两个弱探测场和两个强耦合场驱动的四能级双V型原子系统, 研究发现在四波混频共振条件下, 两探测场均可被放大而无须粒子数反转. 值得注意的是, 由于所选择的激发态为超精细结构的两个近能级, 这里必须考虑自发辐射相干效应的影响. 与不考虑自发辐射相干相比, 同样参数条件下探测场的增益得到大幅度提高.而且, 探测场增益对相位非常敏感, 即增益-吸收线型受相位周期性调制, 同时也受两个偶极矩之间夹角θ制约. 此外还分析了相干抽运场 (强耦合场)的失谐对增益谱线产生的影响.
    We provide a four-level double-V type atomic system driven by two week probe fields and two strong coupling laser beams. In the condition of resonant four-wave mixing, the two probe fields can be amplified without population inversion. Due to the fact that the two excited states are close- lying upper levels of hyperfine structure, the spontaneously generated coherence (SGC) effect must be considered. Interestingly, the amplitude of gain is sufficiently enhanced with the same parameters as those in the case without considering SGC. In addition, we find that the probe gain is sensitive to the phase of two laser fields which interact with the same lower level. To be more specific, the amplitude of gain is modulated by the phase periodically but restricted by θ (the angle between two induced dipole moments). At the same time, we also analyze the influence of the coherence pumping (strong coupling fields) detuning.
    • 基金项目: 黑龙江省自然科学基金(批准号: F200928)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Natural Science Foundation of Heilongjiang Province, China (Grant No. F200928).
    [1]

    Harris S E 1989 Phys. Rev. Lett. 62 1033

    [2]

    Kocharovskaya O, Khanin Ya I 1988 J. Exp. Theor. Phys. Lett. 48 630

    [3]

    Scully M O, Zhu S Y, Gavridiles A 1989 Phys. Rev. Lett. 62 2813

    [4]

    Fry E S, Li X F, Nikonov D, Padmabandu G G, Scully M O, Smith A V, Tittel F K, Wang C, Wikinson S R, Zhu S Y 1993 Phys. Rev. Lett. 70 3235

    [5]

    Zibrow A S, Lukin M D, Nikonov D E, Hollbery L, Scully M O, Velichansky V L, Robinson H G 1995 Phys. Rev. Lett. 75 1499

    [6]

    Padmabandu G G, Welch G R, Shubin I N, Fry E S, Nikonov D E, Lukin M D, Scully M O 1996 Phys. Rev. Lett. 76 2053

    [7]

    Fan X J, Tian S F, Li J, Liu J, Bai C J 2000 Acta Phys. Sin. 49 1719 (in Chinese) [樊锡军, 田淑芬, 李健, 刘杰, 白成杰 2000 物理学报 49 1719]

    [8]

    Chang Z G, Liu J C, Yan K Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 4927 (in Chinese) [常增光, 刘建成, 闫珂柱 2008 物理学报 57 4927]

    [9]

    Sun J, Zuo Z C, Mi X, Yu Z H, Wu L A, Fu P M 2005 Acta Phys. Sin. 54 149 (in Chinese) [孙江, 左占春, 米辛, 俞祖和, 吴令安, 傅盘铭 2005 物理学报 54 149]

    [10]

    Li A J, Gao J Y 2008 Physics 37 144 (in Chinese) [李爱军, 高锦岳 2008 物理 37 144]

    [11]

    Scully M O, Fleischhauer M 1994 Science 263 337

    [12]

    Taubes G 1995 Science 270 737

    [13]

    Marcuse D 1963 Proc. IEEE 51 849

    [14]

    Holt H 1977 Phys. Rev. A 16 1136

    [15]

    Rautian S G, Sobel’man I I 1961 Zh. Eksp. Teor. Fiz. 41 328

    [16]

    Scully M O, Zhu S Y, Gavrielides A 1989 Phys. Rev. Lett. 62 2813

    [17]

    Zhu S Y 1996 Phys. Rev. Lett. 76 388

    [18]

    Wu J H, Li A J, Ding Y, Zhao Y C, Gao J Y 2005 Phys. Rev. A 72 023802

    [19]

    Gao J W, Bao Q Q, Wan R G, Cui C L, Wu J H 2011 Phys. Rev. A 83 053815

    [20]

    Wu J H, Zhang H F, Gao J Y 2003 Opt. Lett. 28 654

    [21]

    Bai Y F, Guo H, Sun H, Han D G, Liu C, Chen X Z 2004 Phys. Rev. A 69 043814

    [22]

    Wu J H, Yu Z L, Gao J Y 2002 Opt. Commun. 211 257

    [23]

    Wu J H, Xu W H, Zhang H F, Gao J Y 2002 Opt. Commun. 206 135

  • [1]

    Harris S E 1989 Phys. Rev. Lett. 62 1033

    [2]

    Kocharovskaya O, Khanin Ya I 1988 J. Exp. Theor. Phys. Lett. 48 630

    [3]

    Scully M O, Zhu S Y, Gavridiles A 1989 Phys. Rev. Lett. 62 2813

    [4]

    Fry E S, Li X F, Nikonov D, Padmabandu G G, Scully M O, Smith A V, Tittel F K, Wang C, Wikinson S R, Zhu S Y 1993 Phys. Rev. Lett. 70 3235

    [5]

    Zibrow A S, Lukin M D, Nikonov D E, Hollbery L, Scully M O, Velichansky V L, Robinson H G 1995 Phys. Rev. Lett. 75 1499

    [6]

    Padmabandu G G, Welch G R, Shubin I N, Fry E S, Nikonov D E, Lukin M D, Scully M O 1996 Phys. Rev. Lett. 76 2053

    [7]

    Fan X J, Tian S F, Li J, Liu J, Bai C J 2000 Acta Phys. Sin. 49 1719 (in Chinese) [樊锡军, 田淑芬, 李健, 刘杰, 白成杰 2000 物理学报 49 1719]

    [8]

    Chang Z G, Liu J C, Yan K Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 4927 (in Chinese) [常增光, 刘建成, 闫珂柱 2008 物理学报 57 4927]

    [9]

    Sun J, Zuo Z C, Mi X, Yu Z H, Wu L A, Fu P M 2005 Acta Phys. Sin. 54 149 (in Chinese) [孙江, 左占春, 米辛, 俞祖和, 吴令安, 傅盘铭 2005 物理学报 54 149]

    [10]

    Li A J, Gao J Y 2008 Physics 37 144 (in Chinese) [李爱军, 高锦岳 2008 物理 37 144]

    [11]

    Scully M O, Fleischhauer M 1994 Science 263 337

    [12]

    Taubes G 1995 Science 270 737

    [13]

    Marcuse D 1963 Proc. IEEE 51 849

    [14]

    Holt H 1977 Phys. Rev. A 16 1136

    [15]

    Rautian S G, Sobel’man I I 1961 Zh. Eksp. Teor. Fiz. 41 328

    [16]

    Scully M O, Zhu S Y, Gavrielides A 1989 Phys. Rev. Lett. 62 2813

    [17]

    Zhu S Y 1996 Phys. Rev. Lett. 76 388

    [18]

    Wu J H, Li A J, Ding Y, Zhao Y C, Gao J Y 2005 Phys. Rev. A 72 023802

    [19]

    Gao J W, Bao Q Q, Wan R G, Cui C L, Wu J H 2011 Phys. Rev. A 83 053815

    [20]

    Wu J H, Zhang H F, Gao J Y 2003 Opt. Lett. 28 654

    [21]

    Bai Y F, Guo H, Sun H, Han D G, Liu C, Chen X Z 2004 Phys. Rev. A 69 043814

    [22]

    Wu J H, Yu Z L, Gao J Y 2002 Opt. Commun. 211 257

    [23]

    Wu J H, Xu W H, Zhang H F, Gao J Y 2002 Opt. Commun. 206 135

  • [1] 徐笑吟, 刘胜帅, 荆杰泰. 基于四波混频过程的纠缠光放大. 物理学报, 2022, 71(5): 050301. doi: 10.7498/aps.71.20211324
    [2] 翟淑琴, 康晓兰, 刘奎. 基于级联四波混频过程的量子导引. 物理学报, 2021, 70(16): 160301. doi: 10.7498/aps.70.20201981
    [3] Xiaoyin Xu, shengshuai liu, 荆杰泰. 基于四波混频过程的纠缠光放大. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211324
    [4] 余胜, 刘焕章, 刘胜帅, 荆杰泰. 基于四波混频过程和线性分束器产生四组份纠缠. 物理学报, 2020, 69(9): 090303. doi: 10.7498/aps.69.20200040
    [5] 仲银银, 潘晓州, 荆杰泰. 级联四波混频相干反馈控制系统量子纠缠特性. 物理学报, 2020, 69(13): 130301. doi: 10.7498/aps.69.20200042
    [6] 杨荣国, 张超霞, 李妮, 张静, 郜江瑞. 级联四波混频系统中纠缠增强的量子操控. 物理学报, 2019, 68(9): 094205. doi: 10.7498/aps.68.20181837
    [7] 杨柳, 郜中星, 薛冰, 张勇刚, 蔡永茂. 基于自发辐射相干效应的可调光子带隙反射率的提高方法. 物理学报, 2018, 67(23): 234204. doi: 10.7498/aps.67.20181374
    [8] 巴诺, 王磊, 王海华, 李东飞, 王丹, 严立云. 基于自发辐射相干实现光学前驱动场. 物理学报, 2016, 65(10): 104201. doi: 10.7498/aps.65.104201
    [9] 陈爱喜, 陈渊, 邓黎, 邝耘丰. 非对称半导体量子阱中自发辐射相干诱导透明. 物理学报, 2012, 61(21): 214204. doi: 10.7498/aps.61.214204
    [10] 常增光, 刘建成, 闫珂柱. 稳态V型和Λ型无粒子数反转激光增益的比较研究. 物理学报, 2008, 57(8): 4927-4932. doi: 10.7498/aps.57.4927
    [11] 邓 莉, 孙真荣, 林位株, 文锦辉. 亚10 fs激光脉冲产生中的受激拉曼散射与四波混频效应. 物理学报, 2008, 57(12): 7668-7673. doi: 10.7498/aps.57.7668
    [12] 杨 磊, 李小英, 王宝善. 利用光纤中自发四波混频产生纠缠光子的实验装置. 物理学报, 2008, 57(8): 4933-4940. doi: 10.7498/aps.57.4933
    [13] 贾新鸿, 钟东洲, 王 飞, 陈海涛. 基于λ/4相移分布反馈半导体激光器四波混频的THz波长转换特性研究. 物理学报, 2007, 56(5): 2637-2646. doi: 10.7498/aps.56.2637
    [14] 孙 江, 左战春, 郭庆林, 王英龙, 怀素芳, 王 颖, 傅盘铭. 应用双光子共振非简并四波混频测量Ba原子里德伯态. 物理学报, 2006, 55(1): 221-225. doi: 10.7498/aps.55.221
    [15] 孙 江, 左战春, 米 辛, 俞祖和, 吴令安, 傅盘铭. 引入量子干涉的双光子共振非简并四波混频. 物理学报, 2005, 54(1): 149-154. doi: 10.7498/aps.54.149
    [16] 胡明列, 王清月, 栗岩峰, 王 专, 柴 路, 张伟力. 飞秒激光在双折射微结构光纤中模式控制的四波混频效应的实验研究. 物理学报, 2005, 54(9): 4411-4415. doi: 10.7498/aps.54.4411
    [17] 李培丽, 张新亮, 陈 俊, 黄黎蓉, 黄德修. 基于环行腔激光器四波混频型可调谐波长转换的理论研究. 物理学报, 2005, 54(3): 1222-1228. doi: 10.7498/aps.54.1222
    [18] 陶宗明, 张寅超, 吕勇辉, 胡顺星, 邵石生, 曹开法, 刘小勤, 岳古明, 胡欢陵. Nd:YAG四倍频激光抽运甲烷后的受激拉曼效应及其物理机制分析. 物理学报, 2004, 53(8): 2589-2594. doi: 10.7498/aps.53.2589
    [19] 陈宝振, 黄祖洽. 充气毛细管中飞秒激光四波混频的理论描述. 物理学报, 2004, 53(12): 4218-4223. doi: 10.7498/aps.53.4218
    [20] 樊锡君, 田淑芬, 李 健, 刘 杰, 白成杰. 开放的无粒子数反转激光系统中原子响应的时间演化和光放大机制. 物理学报, 2000, 49(9): 1719-1725. doi: 10.7498/aps.49.1719
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-02-28
  • 修回日期:  2013-05-10
  • 刊出日期:  2013-08-05

四能级双V型原子系统中考虑自发辐射相干的无粒子数反转激光

  • 1. 牡丹江师范学院理学院, 牡丹江 157012;
  • 2. 黑龙江超硬材料重点实验室, 牡丹江 157012
    基金项目: 黑龙江省自然科学基金(批准号: F200928)资助的课题.

摘要: 提出了一个由两个弱探测场和两个强耦合场驱动的四能级双V型原子系统, 研究发现在四波混频共振条件下, 两探测场均可被放大而无须粒子数反转. 值得注意的是, 由于所选择的激发态为超精细结构的两个近能级, 这里必须考虑自发辐射相干效应的影响. 与不考虑自发辐射相干相比, 同样参数条件下探测场的增益得到大幅度提高.而且, 探测场增益对相位非常敏感, 即增益-吸收线型受相位周期性调制, 同时也受两个偶极矩之间夹角θ制约. 此外还分析了相干抽运场 (强耦合场)的失谐对增益谱线产生的影响.

English Abstract

参考文献 (23)

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