一、EIT增强色散及光速减慢的实验研究进展（论文文献综述）
赵嘉栋[1]（2021）在《基于里德堡原子电磁诱导透明效应的光脉冲减速》文中进行了进一步梳理光与物质相互作用产生的量子相干效应一直是原子与分子光物理领域备受科学家关注的研究热点,其中电磁诱导透明效应（Electromagnetically Induced Transparency,简称EIT）在光与原子相互作用中扮演着重要的角色。当发生电磁诱导透明效应时,介质对光的吸收被极大地削弱,同时色散特性得到极大的增强,因此EIT效应在光速减慢、光量子信息存储、光子纠缠、全光信息处理、相干系统增强非线性等领域有巨大的研究和应用价值。近年来,里德堡（Rydberg）原子由于其长寿命、大极化率以及原子之间很强的长程相互作用等新奇的物理特性,激起了人们浓厚的研究兴趣。Rydberg原子这些奇特的性质使得其成为了量子工程的理想基石。例如,Rydberg原子EIT的实验实现为非线性相互作用以及原子与分子光物理等领域提供了崭新的平台,以里德堡原子为基础的EIT效应在微波电场测量、量子调控与精密测量、量子存储、单光子源以及量子纠缠等方面都有重要应用。本文主要介绍基于里德堡原子电磁诱导透明效应所进行的实验,利用EIT效应强色散高透射的特性,成功地观察到了对探测光脉冲减速现象,探究了耦合光功率与原子气室温度对延迟时间的影响,实验结果与理论模拟相吻合。主要从以下几个方面展开介绍:一、介绍了Rydberg原子的主要特性、EIT效应的应用以及发展背景、光脉冲减速的研究进展,强调了Rydberg-EIT在量子光学领域的重要地位,通过光速减慢的现状进一步探究了基于Rydberg原子EIT效应实现光脉冲减速的可能性。二、主要介绍了基于Rydberg原子EIT效应的光脉冲减速相关的主要理论基础。首先从光学布洛赫方程和麦克斯韦方程出发,对二能级与三能级系统下介质的吸收和色散曲线进行了理论模拟;其次介绍了光减速过程中相速度和群速度的概念以及实现光速减慢的关键;最后得到高斯脉冲光在EIT介质中的传播特性,为实验测量提供模型以及参考。三、介绍了里德堡EIT实验平台的搭建以及光减速效应实验装置。里德堡EIT实验平台的搭建主要介绍了激光系统以及实验过程中涉及到的PDH稳频技术;对光减速效应实验,分析了我们的实验需求,介绍了主要的实验装置设备。四、介绍了基于Rydberg原子EIT效应的光脉冲减速实验过程、实验结果,将实验结果与理论模拟相比对并进行了误差分析。首先我们对电磁诱导透明窗口的宽度与透射峰高和耦合光功率的关系进行探究;其次是在双光子共振条件下,通过改变耦合光功率与原子气室温度,观察到了光脉冲减速时延迟时间的变化;最后对可能会影响实验结果的因素进行了误差分析。本文的创新之处:1.将激光器频率锁定在超稳腔上实现了Rydberg两步激发光的相干锁定,激光线宽小于100Hz,减小了激光器相位噪声带来的影响。2.利用Sim960反馈控制系统实现了激光器的功率稳定,功率稳定度提高了一个量级。3.基于里德堡阶梯型三能级系统中的电磁诱导透明效应,研究了调控耦合光功率和原子气室温度时对光脉冲减速过程中延迟时间的影响,对更进一步利用光脉冲减速技术进行微波电场测量的实验研究提供了理论和实验指导。
李娜[2]（2021）在《超颖材料波导界面表面等离激元非线性传播特性研究》文中研究表明表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons,简称为SPPs）是光子与金属表面自由电子相互作用而产生的集体激发模式,其具有亚波长传播和局域场增强等特性,被认为是实现新一代微纳集成光子器件的理想载体之一。近年来,众多科研工作者把非线性光学与SPPs的亚波长电磁场束缚特性有机地相互融合,使得微纳结构实现弱光非线性效应成为可能,并逐步发展成非线性SPPs光子学这一新兴领域,同时设计实现了诸多可应用于微纳尺寸全光信息处理的SPPs微纳器件。其中,金属电介质复合波导,因同时具有局域场增强和高极化率非线性材料的优势,在非线性SPPs研究领域备受科研人员的关注。目前人们对该类波导体系中SPPs与电介质的强相互作用、SPPs传播过程中非线性效应的实验研究进展迅猛。然而,由于金属电介质复合波导中非线性效应的复杂性,理论研究方兴未艾。目前理论研究工作仍处于定性的理论分析及数值模拟研究阶段,系统完善的解析理论研究仍亟待发展。针对上述问题,本文的主要目的是基于半经典理论和奇异微扰方法,深入研究超颖材料电介质平面微纳波导中SPPs与相干介质相互作用过程中的非线性光学效应,并基于此探索SPPs的磁光相干调控方案,及其在微纳器件中新的潜在应用。主要有以下两方面的研究结果:1、基于外加梯度磁场SPPs异或非逻辑门的研究。负折射率材料（negative index metamaterial,简称为NIMM）-电介质界面波导可以支持无损的SPPs导波模式,我们系统研究了外加弱梯度磁场下无损SPPs的线性及非线性传播特性。系统中电介质为具有三能级Λ型激发构型的原子气体,通过主动拉曼增益机制,得到了SPPs的巨克尔效应,实现了快光SPPs孤子,并研究了SPPs孤子在弱梯度磁场中的类Stern-Gerlach效应及轨迹操控,通过设计梯度磁场的空间分布、时间控制函数以及孤子的吸引及排斥相互作用,实现了SPPs的异或非逻辑操作。该研究所得到的结果在未来芯片上的微纳光集成、光信息处理等均具有潜在应用价值。2、基于交叉相位调制SPPs纳米聚焦的研究。基于Tripod型双EIT机制,系统研究了NIMM-电介质界面波导系统中SPPs孤子的纳米聚焦。在线性区域,得到了无损稳定传播的SPPs,并实现了SPPs与自由空间传播探测场的群速度匹配。在非线性区域,实现了SPPs与探测场交叉相位调制的增强,并推导得到了耦合的非线性薛定谔方程。利用自由空间中的窄脉冲探测光孤子,实现了SPPs孤子的空间聚焦,通过采用亮孤子对、多亮孤子对、灰孤子对解,系统研究SPPs空间聚焦的特性,研究发现空间SPPs孤子的半高全宽可以压缩到10纳米左右,即可以通过交叉相位调制实现SPPs的纳米聚焦。该研究结果对微纳尺寸精密测量、生物传感、超分辨成像等具有一定的应用价值。本文所研究内容对建立波导体系中SPPs与多能级量子发射体共振相互作用的基本理论和计算方法、深入了解SPPs的非线性和量子光学性质、设计和开发基于SPPs的全光量子逻辑器件以及探索SPPs在微纳集成全光信息处理与传输中的应用均具有较为重要的意义。
伊灿[3]（2021）在《无损表面等离激元孤子存储与读取的理论研究》文中进行了进一步梳理电磁感应透明（electromagnetically induced transparency,简称为EIT）现象自上世纪被发现以来成为了人们主动调控介质光学性质的重要手段之一,其可以显着增强光与相干介质的线性及非线性相互作用,使得弱光非线性效应得以实现。近年来,EIT在光波群速度减慢、光存储、光开光、光孤子等领域均具有重要的应用。其中,基于EIT机制的光存储因其优异的存储性能和广阔的应用前景近来成为光学领域的研究热点之一。随着实验技术的不断成熟,自由空间冷原子气体、热原子气体、掺杂晶体材料、空芯光子晶体光纤、纳米光纤表面等体系中基于EIT的光存储及读取均已被实现,并有望在不久的将来能够运用到全光信息处理中。近年来,金属微纳结构中的表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons,简称为SPPs）的研究逐步发展成为微纳光学领域的一个重要分支。SPPs是入射光子与金属表面自由电子相互作用而产生的集体激发模式。SPPs的能量能够被约束在远小于光波波长的空间尺度内,从而突破聚焦光束衍射极限的限制且具有近场电场增强的特性。因此,SPPs被认为是实现新一代微纳集成光子器件最具前途的载体之一。随着人们对存储设备小型化的迫切需求,微纳波导中实现SPPs的存储也引起了大量科研工作者的关注。然而,由于金属欧姆损耗、体系中色散、衍射等效应的存在,SPPs存储的效率及保真度难以提高。针对上述问题,本文深入研究了增益辅助下金属-电介质-金属（metal-dielectric-metal,简称为MDM）波导中对称及反对称SPPs模式的光存储及读取,主要研究结果包括以下两个方面:（1）Ladder型三能级冷原子系统中通过增益辅助实现对超慢光孤子的相干控制。基于半经典理论和奇异微扰方法,首先求导出了描述体系中光与三能级Ladder型原子气体相互作用的Maxwell-Bloch方程,其中三能级Ladder型原子气体顶能级选为里德堡态。其次,采用多重尺度法解析求得了各阶解,在线性区域,推导得到了探测光的色散关系及群速度,实现了探测光的慢光群速度传播,并探究了非相干泵浦对体系线性性质的影响;在非线性区域,导出了探测光非线性传播所满足的非线性薛定谔方程,通过选取适当的系统参数,获得了在透明窗口稳定传播的光孤子,并通过数值模拟的方法,探究了光孤子的稳定性以及相干控制。（2）MDM波导中Ladder型三能级冷原子系统中增益辅助SPPs的存储和读取研究。首先,从Maxwell方程组出发,推导得到MDM波导对称和反对称横磁（TM）模式分布,并得到其本征色散关系,由于光被紧束缚在金属表面,因此光与原子的相互作用得到极大地增强,同时,EIT效应也得到增强。对比研究发现,SPPs的对称模式欧姆损耗小,为长程模式但光的局域增强因子小,而反对称模式欧姆损耗大,为短程模式但光的局域增强因子大。基于半经典理论,导出了描述体系动力学演化的Maxwell-Bloch方程,由于模式的非均匀分布,EIT的色散也具有空间分布不均匀的特征,我们发展了一套系统的处理体系中非均匀效应的平均场理论,证明SPPs孤子可以产生,基于EIT机制实现了SPPs孤子的高效率、高保真度的存储与读取,同时,我们还对如何优化SPPs孤子的存储,进一步提高效率和保真度进行了理论探索,研究表明利用体系中的非线性效应可以有效提高SPPs的存储效率及保真度。该研究所得到的结果在微纳尺寸光互联、全光信息处理领域具有重要应用价值。本文所研究内容对建立波导体系中SPPs与多能级量子发射体共振相互作用的基本理论和计算方法、深入了解SPPs的非线性和量子光学性质,及探索SPPs在微纳集成全光信息处理与传输中的应用均具有较为重要的意义。
李金磊[4]（2021）在《电磁诱导透明机制下基于四波混频过程的光学参量放大动力学研究》文中提出电磁诱导透明是一种相干激光与多能级原子共振相互作用产生的量子干涉效应,可以极大地抑制介质对信号光的吸收,通过调节控制光的强度可显着地改变介质的色散特性,进而实现对信号场的群速度操控。四波混频是一种三阶非线性参量过程,相较于传统四波混频,电磁诱导透明的出现为弱光条件下实现增强的相干四波混频提供了可行方案。电磁诱导透明可以在近共振频率处增强介质非线性,从而更容易实现包括四波混频在内的非线性过程,无需强控制场的驱动,这就为量子信息的处理提供了有利方案。本文在量子光学的半经典理论框架下,从理论上研究了电磁诱导透明机制下基于相干四波混频实现光学参量放大的脉冲传播动力学。电磁诱导透明能够在保证线性吸收被极大地抑制的基础上,增强系统的非线性效果;同时利用四波混频等非线性增益使信号光与闲频光的强度增大。之前的相关工作大多是对系统稳态的研究,因此对脉冲在介质内部的动力学过程的认识不够完善,结果不够精确。本文的亮点便是对四波混频过程的动力学进行探究,发现了一些有助于更好地调控四波混频过程的物理规律。我们首先考虑双色驱动的三能级Λ型原子系统,采用少量合理近似,通过数值求解麦克斯韦-刘维尔方程,精确地模拟了信号脉冲与闲频脉冲在介质中的传播动力学。结果发现,闲频光在介质中是随光学深度增大而逐渐产生的,并不是突然形成的;生成的闲频光很弱,其强度约为信号光的万分之一;闲频光和信号光分别以快光和慢光模式传播。信号脉冲的时域展宽与不包含四波混频情况的慢光几乎相同,而闲频脉冲则发生明显的展宽,且随光学深度增加,展宽迅速增加。在前面的研究基础上,为了更方便地调整光场与原子的耦合,进而增强四波混频效应,实现对信号光的放大,我们考虑四能级双Λ型系统。同样采用数值的方法来模拟信号脉冲与闲频脉冲在介质内部的动态演化过程。结果发现,闲频光是逐渐产生和放大的,两束脉冲的强度随着光学深度的增加而逐渐增大,相应的形变系数随泵浦光的增强逐渐趋于一致。要实现光放大需要足够大的泵浦光强度与光学深度。增大泵浦光强度和光学深度会使闲频光比信号光获得更大的增益速率。分析极化率得知,两束脉冲增大不同步的原因是四波混频中混有拉曼增益,使得信号脉冲的群速度色散增强,其波形随着光学深度的增大发生了越来越明显的展宽。
魏步征[5]（2019）在《表面等离激元类电磁感应透明与相关器件研究》文中研究表明电磁感应透明（EIT）是一种利用耦合光降低多能级原子系统对泵浦光的吸收强度,在强烈的吸收峰附近实现高透射率,即对入射泵浦光“透明”的现象。这种现象的应用场合具有较大的现实意义,例如无粒子数反转激光和慢光效应等等。得益于表面等离激元光子学和超材料学的发展,这种在量子光学领域实现条件异常苛刻的现象可以转移到传统光学领域构造类似物。而这些类似物的尺寸大都在亚波长尺度,可以解决微结构中的光通断控制、光速调控、光存储设计、非线性和折射率传感测量等问题,是未来纳米光子学芯片的可选功能化结构单元之一。基于这样的背景和意义,本论文总结了类EIT研究的演进过程并自行归纳类EIT器件的构造方法,对微纳类EIT器件的构造原理进行了详细的区分和定量阐释。由于实验条件的限制,本论文的工作主要使用了解析分析法和数值仿真实验计算法开展研究,包括表面等离激元相关电磁理论、时域耦合模理论、转移矩阵法、时域有限差分法和有限元分析法等等。该论文的主要创新点分为以下几个方面。在同侧双谐振环耦合模型中,设置明暗模式的不同距离,利用明暗模式被激发的路径间的相消干涉,取消明模式,激发暗模式,极大程度上削弱了原单谐振腔产生的强烈吸收,使得该结构对此波长和相邻波长的入射光“透明”。利用时域耦合模理论和转移矩阵法,结合数值仿真,剖析了各尺寸要素对透明窗口透过率和窗口宽度的影响,并计算出在透明窗口中,光速被减慢。利用与赤池信息标准鉴别法,在该系统中提出了定量分析透明成因的方案,消除由只凭透明现象而产生的对透明成因的误解。在双石墨烯层包覆光栅结构类EIT的设计中,推导了与光栅高度有关的色散方程,指出谐振波长与光栅高度的定量关系并通过数值仿真计算加以验证。该模型利用双谐振原理,在两吸收峰之间“架起”透明窗口,亦在窗口中实现了慢光效应。基于石墨烯优良的调谐特性,可以实现工作波段的动态操控。同理,在该模型中,亦应用与赤池信息标准鉴别法区分透明的成因。如果将光栅横向周期设计为渐变型,可以实现所谓“彩虹陷阱”类分布式光存储应用。在双侧谐振环耦合的研究中,利用双谐振原理,构造透明窗口,探讨该结构中不同模式的透明,验证了高阶模透明的高灵敏性。在双石墨烯纳米带包覆基底的研究中,实现了宽带、高透过率的透明,亦可在该结构中制造“彩虹陷阱”类的应用。另外,除了三大传统方法,本论文还提出了利用U型通道连接法、内外对称谐振子构造法和混合型构造法制造透明的方案。在U型隧道连接法中,通过人为制造干涉通道来增强透射率,在原谐振吸收峰附近打开光通路。在内外对称谐振子构造法中,不需要打破对称性即可构造透明,利用内谐振子的类暗模式谐振与明模式干涉形成透明。而在混合型构造法中,利用对称性破缺、明暗模式和双谐振子法三种原理的混合,制造了一个透明窗口。三种小众设计均涉及慢光和传感方面的探索。除了类EIT器件,本论文还提出了利用石墨烯局部可变的费米能级实现表面等离激元纳米聚焦,将入射光聚集在一个光斑直径不超过2nm的区域,场强在此处得到成倍增加。提出利用边界等离激元模式和传导等离激元模式形成谐振,加强对入射光的吸收而构造的钨金属覆盖脊型微纳吸收器。在经过优化后,吸收率最高可达99.9%。利用零介电常数模式的调制,可以有效拓宽一般单谐振吸收器的吸收带宽。提出利用零介电常数超材料配合一定的边界条件制造全反射和超透射效应,实现对入射光几乎百分之百的反射或透过,可以应用于电磁斗篷的设计。最后,提出可见光区带阻表面等离激元金属滤波器,通过谐振腔的级联,原则上实现了超高阻带宽度和超低透过率。总体来说,本论文主要围绕基于表面等离激元类电磁感应透明器件的设计展开,兼具其他几类微纳光学器件的设计与探索,是纳米光子学领域较为前沿且具有较大潜在应用空间的几个方向。结合当前较为成熟但还有待进一步提升的微纳加工工艺和技术,有理由相信文中所提出的思想和设计在未来能够推动集成微纳光子学的发展,真正应用到生活生产的各个行业,提高生产力。
张亮[6]（2016）在《光纤中基于受激布里渊散射的快慢光及超光速传输的研究》文中认为近年来,实现对光速有效调控在全光延迟线、高灵敏干涉仪、光-物质相互作用以及微波光子学等领域具有重要的应用价值。光纤中基于受激布里渊散射效应的快慢光技术在实现全光可控延迟方面表现出了极大的灵活性,相较传统的快慢光技术具有室温操控、功率阈值低以及工作任意波长等优势,与现代光纤通信系统的天然兼容性使其成为了研究的热点。本论文主要围绕光纤中受激布里渊散射效应实现光速调控进行了深入的论述和探究,实现了一些创新性的研究成果。首先,本文详细阐述SBS快慢光的物理机理与进展,提出了一种光纤环增强的布里渊自加快快光传输方案,信号光提前量通过简单改变功率实现光学调控,加快效率达到1.67 ns/dBm。该方案具有结构简单,无需额外泵浦、较高的加快效率等优点。我们首次提出并实现了光纤中基于布里渊激光振荡的超光速传输方案。利用一个低转换效率布里渊激光振荡腔,产生高功率、窄线宽的Stokes激光振荡,在光信号频率中心产生一个强烈吸收共振引起的反常色散区。实验观测到221.2 ns的传输时间提前量,实现了211.3 ns/dB的加快效率。该方案实现了光纤中长距离的超光速传输,具有加快效率高、低损耗等诸多优点。通过使用高非线性光纤以及调整激光共振结构参数等方法,实现了进一步的优化方案。长腔布里渊激光器的多纵模运转是基于布里渊激光振荡的超光速传输的重要限制因素。我们提出在腔内嵌入含未泵浦掺饵光纤的光纤环饱和吸收结构,有效抑制了长腔布里渊激光振荡的多纵模运转,克服了布里渊激光振荡结构长距离传输限制,实验上成功地将光纤中超光速传输拓展至百米量级。此外,我们还观测到含饱和吸收体结构的布里渊激光腔中光学双稳态效应,观测到最大为418 mW的光学双稳态区间。同时,基于提出的超光速传输平台,通过级联布里渊激光振荡结构,实现超光速信号的中继传输。快慢光传输的带宽拓展和畸变优化一直是研究的重点,我们提出了基于泵浦调制的带宽优化方案,重点阐述了布里渊线性慢光系统中脉冲畸变情况,通过数值模拟给出了布里渊线性慢光系统脉冲畸变的最优化方案。实验上采用布里渊增益谱“裁剪”技术,成功验证了最优化的增益谱型为谱型指数g2为0.25至0.5之间。此外,我们提出了一种全新的紧凑型可调光延迟线,基于布里渊激光振荡超光速传输实现输出信号时域可控调谐,工作波长覆盖了1635-1565 nm C波段宽带范围,具有紧凑、简单、低成本以及稳定性好等优点,在信号同步与超灵敏传感方面具有潜在的应用价值。
杜佳琪[7]（2016）在《开放的V型分子体系电磁诱导透明特性研究》文中指出电磁诱导透明在量子领域范畴内指的是当施以相干强控制场时,使得原本应该被弱探测场近乎完全吸收的介质产生了透明效应。因此,电磁诱导透明现象在诸多方面例如无反转激光、相干粒子数捕获、Kerr非线性效应增强、精密光谱学、精密测量等有着相当重要的应用。尤其是出发于电磁诱导透明的的群速减慢现象更是对分子量子储存器等有着极大的发展应用潜力。近些年来,研究人员在相继原子、半导体等介质掺杂材料中成功的实现了电磁诱导透明,并发展了相应的理论模型对吸收和色散特性进行了理论的计算和预计,为后续的基于电磁诱导透明的群速减慢效应提供了可能性。目前广泛研究的物理模型是原子三能级Λ型系统,而实际上采用分子系统,无论是在能级结构选择和实际应用前途上都更具有前进性潜力。本文条理清晰的论述了光与物质相互作用下的半经典理论,以Na分子三能级V结构为基础,推导了光与物质相互作用的密度矩阵方程,并对其基于电磁感应透明的吸收和色散特性进行了合理的仿真,在此基础上实现了了分子体系下的群速减慢,同时引入金属纳米材料对其特性进行优化改善。本文就V型分子系统下的电磁诱导透明特性进行了合理的理论推导计算和模型数值仿真,工作主要分以下几个方面:首先,以原子体系为先导介绍了研究所需的理论基础,在此基础上引入Na分子介质对其特殊的结构特征推导了密度矩阵方程,并对其进行微扰近似求解,针对具体结构讨论了三能级V系统下的电磁诱导透明和群速减慢现象。其次,针对其开放性、多普勒展宽特征对线性极化率、粒子布局数、折射率、群速慢化因子进行了理论仿真,然后对控制场强度和失谐量影响进行了详细讨论。同时验证了分子体系下群速减慢的可行性。最后,在Na分子的模型下引入金属纳米粒子对电磁诱导透明效应的特性进行优化,系统中引入纳米材料对控制场进行了修正,探究探测场对介质吸收和色散特性的改变,此时特性光谱不再具有对称特征,同时线宽有所减小,峰值有所增加,这对分子系统的电磁诱导透明的效率有相当提升。随后对引起慢光制约性影响的群速慢变因子进行了理论仿真。对Na分子体系下的方案进行了比较分析。
李凯[8]（2015）在《光在原子介质中的传播和存储及多边带冷却对囚禁原子的影响》文中指出光是比较好的信息载体,所以研究光信息在介质中的传输和存储显得尤为重要。而电磁诱导透明（Electromagnetically Induced Transparency,简称EIT）技术是操控光与原子相互作用比较好的方法。当两束激光与原子两基态子能级跃迁的频率满足双光子共振时,就会发生EIT效应。在EIT现象中,原子被囚禁在一个不与较高能级的激发态相互作用的相干暗态上,这一特性就可以使原子几乎透明的穿过介质,而不被吸收。EIT介质呈现强色散高透射的特性,能实现光速的减慢,再通过绝热地关闭和开启耦合光就可以将存储在介质中的光信号提取出来。这种通过EIT现象实现光减慢和光存储的技术在量子计算和量子通信领域具有巨大的应用前景。本文围绕光脉冲在原子介质中的存储完成以下方面工作。一是在铷原子中从事慢光实现,并发现电磁诱导透明窗口可以用于低通滤波器；二通过控制光脉冲的减速延迟,获得高斯脉冲的全部和部分存储；三是利用磁光阱方法制备了冷原子气体,为进一步研究光信息在冷原子中的存储建立基础。论文涉及的主要成果可以概括如下：第一,设计和搭建了一套以电磁诱导透明实验为基础的实验系统,用于进行光速减慢及光脉冲存储和提取的研究。第二,实现了铷原子A型塞曼子能级的电磁诱导透明的光脉冲的减速,并发现EIT窗口可用于光脉冲的低带通滤波器。第三,分析了慢光信随一些参数的变化关系,比如原子温度、耦合光强度、入射脉冲的宽度。得到了几乎与参考光信号完全分开的慢光信号,并通过控制耦合光的关闭和开启,可控的将全部或部分的光脉冲存储在原子介质中。第四,研究了激光放大芯片边带对冷原子的影响。我们利用外差法测量了边带个数对双频的频率差的依赖关系。在频率差为80MHz时,我们观察到6阶边带。另外,我们利用法布里—珀罗干涉仪探测了每个边带的功率分布, 研究了注入激光功率和放大芯片电流对边带产生的影响。我们在从事钾原子冷却和囚禁过程中,观察到了这种边带效应对冷原子的影响。对于40K,频率差为1.3GHz,此时边带对囚禁原子数目没有影响；而对于41K,频率差只有254MHz,此时边带效应可以减少囚禁原子数目一个数量级。第五,利用二维磁光阱中的多边带冷却提高囚禁6Li原子数目。在二维磁光阱中,我们通过在冷却光中产生6个边带将光的频谱宽度展宽到102MHz, 从而来和快速运动的原子相互作用,大幅度地提高了原子的囚禁速度。三维磁光阱中6Li原子的数目为6.0×108,与单频冷却相比原子数目提高了4倍。我们研究了囚禁冷原子数目与激光失谐量的关系, 实验结果和基于简单的二能级模型的理论计算吻合得很好。我们还通过分析精细结构交换的碰撞损失来进一步验证多边带冷却对锂原子是有效的（相对于很多其他的碱金属原子）。
谭超华[9]（2015）在《非均匀展宽介质中电磁感应透明到Aulter-Townes分裂渡越及光的传播特性研究》文中指出近年来,人们在多能级系统中发现了若干量子干涉效应,其中最典型的例子是电磁感应透明（electromagnetically induced transparency,简称EIT）。EIT的研究不仅对于基础物理原理的探索非常重要,而且具有十分重大的应用价值。比如,利用EIT可实现无粒子数反转激光、相干粒子数交换、Kerr非线性增强、慢光与量子存储等,从而可为精密光谱科学与技术、量子计算与量子信息、量子调控与精密测量等提供有效的技术支持。所谓EIT是指利用控制光场诱导的量子相消干涉效应使探测光场的吸收谱从单峰变为双峰,即在吸收谱中打开一个透明窗口,从而可使探测光场无损耗地通过共振吸收介质；同时,EIT效应还可显着改变体系的色散和极大地增强体系的非线性光学效应。EIT的发现开辟了弱光条件下强非线性光学研究的新领域,许多与此有关的新效应和新现象不断被人们发现并在实验上予以证实。EIT体系的吸收谱线形与源于Autler-Townes分裂（Autler-Townes split-ting简称ATS）效应所导致的吸收谱线形有些相似,即在吸收谱共振频率附近都有透明窗口产生,但二者物理机制存在很大的差别。与EIT不同,ATS的物理本质是交流Stark效应,即粒子的能级结构在外加光场作用下发生改变,从而使光吸收谱的轮廓呈现为两个对称的洛伦兹峰的形式。ATS现象自发现至今已被广泛的应用于原子分子光谱探测等领域。由于吸收谱中透明窗口的出现并不能简单地告诉人们所观察到的谱线是属于EIT还是属于ATS,多年来在该领域的研究中造成了对有关现象认识（包括实验上难以辩认,理论或理解上令人困惑）混乱的局面。通常人们对二者的实验判别一般依赖于经验,在理论上也只做某些定性的分析。此外,对于EIT的研究,因为常用的A型、V型及梯（ladder）型三能级系统具有类似的几何拓扑性质,且理论处理方法也类似,所以人们认为这些系统中量子干涉效应的机理应该是相同的。随着实验研究的进步和理论探索的深入,人们逐渐意识到不同体系的量子干涉效应在本质上是存在区别的,但至今在理论认识上仍然存在许多分歧。由于量子干涉效应在理论上的重要意义和应用上的诱人前景,亟需对若干典型系统中的EIT及EIT和ATS之间的区别与联系进行系统深入的理论分析、澄清有关概念并解释有关实验结果。另一方面,由于实际应用的需要,人们必须考虑在室温下原子、分子或固体材料中的量子干涉效应。对于这类系统,许多消相干因素（如非均匀展宽）的影响是不可忽略的。实验研究表明,这些因素的存在会引起量子干涉效应特性的重大改变。然而,至今这类系统中量子干涉效应的理论研究还不多或不够深入,有关实验现象还亟待理论解释。本文的主要目的是,基于有关实验结果与理论进展建立发展研究各种条件（特别是室温条件）下EIT效应的理论方法；借助该方法对Λ型、V型及梯型等系统中的量子干涉效应进行全面系统的理论分析,并明确地提出EIT-ATS渡越（EIT-ATS crossover）的概念。本文的主要研究结果包括以下几个方面：1.开放非均匀展宽A型分子系统中的EIT-ATS渡越现象及光脉冲线性与非线性传播特性的研究。首先,使用留数定理和光谱分解法（spectrum-decomposition method）证明在线性情况下探测光场与控制光场同向传播时体系存在EIT-ATS渡越,而在探测光场与控制光场反向传播时不存在EIT,因此也就没有EIT-ATS渡越现象发生；其次,将有关结果与超冷条件下体系的量子干涉效应性质做了详细比较,所得理论计算结果与近期报道的实验结果相一致。最后,研究了该EIT体系中的非线性脉冲传播。应用多重尺度技术,导出了探测光脉冲在室温条件下传播所满足的非线性包络方程。研究表明,在开放A型分子系统中可以实现稳定传播的超慢光孤子。该研究所得理论结果对探索分子系统中量子干涉效应的实验研究具有理论指导意义,并在相干分子光谱学、精密光谱测量、分子量子态操控和非线性脉冲传播等领域具有潜在应用价值。2.开放非均匀展宽V型分子系统中的EIT, ATS及EIT-ATS渡越现象的研究。首先,使用光谱分解法系统地分析了V型热分子系统中探测光脉冲的吸收谱特性。研究表明在探测光与控制光同向传播时体系存在EIT效应,同时也存在EIT-ATS渡越。这一结论颠覆了以往人们对V型系统中量子干涉效应的认识。因为之前的理论认为V型冷分子系统不存在EIT及EIT-ATS渡越；其次,研究了探测光与控制光反向传播的的情况,结果表明在这种情形下也可产生EIT。我们的研究还澄清了该系统中光学烧孔与饱和吸收的作用。该研究所得理论结论不仅很好的解释了近期报道的有关实验结果,而且对深入理解非均匀展宽系统中量子干涉效应特性和用于选取或确定相干分子实验参数等都有较重要的意义。3.开放非均匀展宽梯型系统中的EIT-ATS渡越现象的研究。在该研究中进一步发展了光谱分解法,以清晰统一的方式分析比较了梯型（梯形-Ⅰ和梯形-Ⅱ）系统中EIT、ATS及EIT-ATS渡越等诸多现象的物理机制。研究结果证明当波数比kp/kc≈1时（kp与kc。分别为探测光与控制光的波数）,梯形-Ⅰ型和梯形-Ⅱ型系统中都有EIT现象存在；当梯形-Ⅰ型系统波数比kp/kc不等于-1且顶能级为里德堡态时,体系中可以存在EIT但ATS遭到破坏,且透明窗口附近有增强吸收现象出现；对于梯形-Ⅱ型系统,如果系统中耦合两个低能级的控制光为微波场,则该系统中存在ATS但不可能存在EIT。该研究提出的有关理论分析方法适用于多种物理条件下梯型系统（包括热原子、热分子及热里德堡原子气体等）,所得理论结果与迄今为止报道的相应实验结果相吻合,并在原子分子光谱精密探测、里德堡原子研究等领域具有一定的应用价值。此外,我们还研究了如何在非均匀展宽介质中利用相干增益机制补偿负折射率超颖材料（negative index metamaterial,简称NIMM）表面极化激元（surface polaritons）的欧姆损耗,从而实现表面极化激元的线性及非线性稳定传播。具体研究结果如下：4.研究了室温下两能级量子发射体掺杂在电介质-NIMM界面上时体系的相干粒子数振荡和表面极化激元的传播。研究表明,在掺杂两能级量子发射体未达到饱和吸收时,表面极化激元传播时的欧姆损耗可由量子发射体提供的相干增益进行补偿,从而实现其稳定的超光速传播。研究还表明基于非相干粒子数振荡和电介质-NIMM界面附近光场的囚禁增强效应,体系克尔非线性效应可得到极大地增强,从而在该系统中可以激发出稳定的表面极化激元孤子（surface polaritonic solitons）,其产生功率非常低且以超光速的速度传播。5.研究了室温下具有主动拉曼增益（active Raman gain,简称ARG）的四能级量子发射体掺杂在电介质-NIMM界面上时体系的线性及非线性表面极化激元的传播。研究发现表面极化激元可从耦合到量子发射体的泵浦光场中获得增益,从而可用来补偿其欧姆损耗。另外,控制光所诱导的量子干涉效应使得信号光的增益谱从单峰改变为双峰,从而使得体系尽管有净增益但增益很小,二者的联合效应使得信号光可在电介质-NIMM界面上稳定的传播且具有超光速的传播速度。另外,研究还发现由于量子发射体的量子干涉效应使得表面极化激元的克尔非线性得到极大地增强,由此在界面上可激发出产生功率很低的一维和二维快光表面极化激元孤子。该研究所得结果对实现超快光响应及表面极化激元的长距离传输等具有潜在的应用价值。本论文所提出的研究方法及给出的研究结果,对于发展多能级量子体系的量子干涉与非线性光学效应理论及其在精密光谱科学与技术、光信息处理与传输、量子计算与量子信息等应用方面都有一定的意义。
徐进[10]（2014）在《基于狭缝波导的非线性与量子干涉效应研究》文中指出当光与物质（原子、分子等）发生共振相互作用时,可导致一系列有趣的现象。利用近年来人们发展起来的电磁感应透明（electromagnetically induced transparency,简称EIT）技术,即通过引入外加控制光制备相干的原子、分子的量子态实现探测光场激发路径间的量子相消干涉,可以大大消除介质对探测光的吸收；利用EIT可使光在介质中的群速度大为减慢甚至变为零,该特性对于设计新型光学延迟器件、实现光量子存储以及研制光量子通信器件等方面有着重要的应用；利用EIT得到的非线性光学效应增强,可实现弱光甚至单光子水平下的非线性光学相互作用,包括多波混频、量子无损测量、量子相位门、弱光超慢光孤子等。所以,EIT及其有关的研究无论是在基础物理研究还是在技术应用方面都有重要意义。EIT的提出及实现至今已有二十余年,尽管有关理论与实验研究已取得不少进展,但在实际应用方面的研究进展较为缓慢,其原因是多方面的。其主要原因之一是,至今为止大多数EIT研究集中在自由空间的气态原子体系。自由空间中的EIT系统存在以下缺点：第一,原子气体的密度低,EIT效应不够强。如何进一步增强EIT效应,包括共振吸收抑制、光脉冲群速度减慢、和非线性效应增强存在困难；第二、室温下的原子气体具有很强的多普勒效应,EIT效应不理想。为了得到较好EIT,需要将原子冷却到极低温度,使得实验装置庞大复杂、代价昂贵；第三,由于采用自由空间中的原子气体作为光的传播介质,难以实现光学器件的小型化和大规模集成。为了克服上述缺点,一个自然地想法是是使用固体材料代替气态原子等量子发射体。但是,一般的固体材料也存在许多缺点。例如相对于自由空间的原子气体而言,固体材料的能级结构复杂、晶场效应导致的量子退相干效应较为严重等。另外,即使是使用固态介质,所得的量子干涉效应和非线性效应仍然不够强,难以满足单光子水平上的量子态操纵及其相互作用的需要。因此,将量子发射体（原子、分子、量子点等）掺杂于某些固体材料,且使其具有微纳米尺寸,从而得到性能较好的微纳混合量子器件（hybrid quantum devices）的研究受到了人们越来越多的关注。这样的微纳混合量子器件不仅可利用单一量子发射体能级的锐线特征,而且由于其微纳结构尺寸能在很小甚至亚波长尺度下实现光场的局域,使得光场具有很小的有效模体积,从而可大大增加光场的有效强度。所以,在这样的微纳混合量子体系中光场与量子发射体的非线性与量子干涉效应可得到极大的增强。近年来,由于微纳米光学器件加工工艺的迅速发展,使得基于微纳结构的量子干涉与非线性效应研究成为可能。本文利用光和介质相互作用的半经典理论,对基于狭缝波导的EIT及有关的非线性效应进行了较为深入和系统的研究。研究工作包括以下几个方面：1.研究了充有原子气体的中空狭缝波导的EIT与光的线性与非线性传播特性。狭缝波导由于其边界上介电常数与电场的不连续性,电场可被囚禁在波导的狭缝区域中,从而得到极大的增强。我们发展了狭缝波导中的原子气体与光场共振相互作用理论。研究发现系统的EIT效应对狭缝的尺寸有很强的依赖关系,即狭缝波导对光场的限制作用可减小光场的有效模体积从而增强EIT效应。特别是,与非受限系统相比狭缝波导中得到的EIT透明窗口更宽、更深。此外,通过分析底能级的非相干粒子数交换对吸收谱线的影响,发现非相干粒子数交换可以使体系对光场的吸收变得更小。最后,我们推导了描述探测光包络函数演化的包络方程,对光的非线性传播进行了深入的研究。2.研究了掺杂固体狭缝波导中的EIT与量子干涉效应。详细研究了掺杂固体狭缝波导中的EFT、Autler-Townes分裂（Autler-Townes splitting,简称ATS）与EIT-ATS渡越现象。我们证明,由于狭缝中电磁场分布的近均匀特征,可以引入平均法简化掺杂量子发射体的Bloch方程。通过使用平均法变换和留数定理,得到了描述线性光学性质的完全解析表达式,包括线性色散关系、EIT透明窗口宽度、深度与实现EIT的条件等。我们分析了由于狭缝波导对光场的囚禁作用导致的EIT效应的增强,发现在狭缝波导中实现EIT的控制光阈值强度可大大降低。研究还表明,由于固体环境所导致的非均匀展宽效应可被光场囚禁与增强效应有效地加以抑制。另外,我们通过谱分解方法对探测光的线性吸收谱线进行了详细分析。结果表明通过改变控制光的拉比频率,可有效地实现从EIT到ATS的渡越。3.研究了低温下掺杂固体狭缝波导中的非线性增强与超慢光孤子的形成与传播。从布洛赫方程组出发,得到了非线性极化率的表达式,并阐明了非线性增强的机制。研究发现狭缝波导中的三阶非线性极化率对狭缝宽度的变化非常敏感,即当狭缝宽度变小时系统的克尔非线性效应将显着增强。这是由于狭缝宽度变小时,波导的囚禁效应变强导致狭缝中光场的强度增强,因而引起自相位调制的增强。我们还从麦克斯韦-布洛赫方程组出发,通过多重尺度法推导了描述探测光包络函数演化的包络方程并给出了超慢光孤子解。与自由空间中的系统相比,受限系统可以在更弱的输入功率条件下实现光孤子的产生与传播。上述工作不仅有利于推动基于微纳结构的非线性与量子干涉效应的理论发展,而且对于研发基于微纳结构的新型光学器件和发展光信息处理与传输技术也有潜在的应用价值。
二、EIT增强色散及光速减慢的实验研究进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、EIT增强色散及光速减慢的实验研究进展（论文提纲范文）
（1）基于里德堡原子电磁诱导透明效应的光脉冲减速（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 里德堡原子 |
| 1.2 电磁诱导透明的发展背景以及应用 |
| 1.3 光速减慢 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第二章 理论分析 |
| 2.1 电磁诱导透明 |
| 2.1.1 二能级原子模型 |
| 2.1.2 阶梯型三能级系统 |
| 2.2 光速减慢 |
| 2.3 高斯脉冲光在EIT介质中的传播特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 主要实验装置 |
| 3.1 里德堡EIT实验平台的搭建 |
| 3.1.1 激光系统 |
| 3.1.2 激光频率的稳定 |
| 3.1.3 激光功率的锁定 |
| 3.2 光减速效应实验装置 |
| 3.2.1 强度电光调制器 |
| 3.2.2 信号输出、探测和采集系统 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 实验过程及结果分析 |
| 4.1 强度电光调制器的稳定控制 |
| 4.2 电磁诱导透明实验结果 |
| 4.3 光脉冲减速实验 |
| 4.3.1 光脉冲延迟时间与耦合光功率的关系 |
| 4.3.2 光脉冲延迟时间与温度的关系 |
| 4.4 误差分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 实验总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（2）超颖材料波导界面表面等离激元非线性传播特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 表面等离激元概述 |
| 1.3 表面等离激元的非线性传播特性及研究进展 |
| 1.4 表面等离激元的主要应用研究进展 |
| 1.5 论文结构 |
| 第二章 理论基础 |
| 2.1 平面界面波导中导波模式的计算方法 |
| 2.2 光与相干介质相互作用的半经典理论 |
| 2.2.1 Tripod型四能级系统理论模型和对应的M-B方程推导 |
| 2.2.2 多重尺度法 |
| 2.2.3 原子介质的电磁感应透明现象以及探测光场和信号光场的传播特性 |
| 2.3 自相位调制与交叉相位调制 |
| 2.4 无量纲非线性薛定谔方程的推导 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于外加梯度磁场表面等离激元逻辑门的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论模型 |
| 3.3 线性性质 |
| 3.4 通过外加梯度磁场实现对SPPs孤子的操纵 |
| 3.5 基于SPPs孤子类S-G效应的类XNOR逻辑门 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于交叉相位调制表面等离激元纳米聚焦的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论模型介绍 |
| 4.3 系统的线性和非线性 |
| 4.3.1 系统的线性性质 |
| 4.3.2 系统的非线性性质 |
| 4.3.3 耦合非线性薛定谔方程 |
| 4.4 表面等离激元基于交叉相位调制的纳米聚焦 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（3）无损表面等离激元孤子存储与读取的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 电磁感应透明现象 |
| 1.2.1 电磁感应透明现象简介及基本原理 |
| 1.2.2 电磁感应透明的光学特性 |
| 1.3 表面等离激元 |
| 1.3.1 表面等离激元的激发方式 |
| 1.3.2 表面等离激元波导 |
| 1.3.3 相干控制下表面等离激元的研究进展 |
| 1.4 基于电磁感应透明现象的光存储 |
| 1.4.1 光存储与读取的基本原理 |
| 1.4.2 光存储与读取的研究进展 |
| 1.4.3 受限体系中的光存储 |
| 1.5 论文结构 |
| 第二章 倏逝波与物质相互作用的理论描述 |
| 2.1 金属-电介质-金属( MDM )波导模型 |
| 2.2 经典光场与物质相互作用的理论基础 |
| 2.3 开放ladder系统模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 ladder能级系统中增益辅助超慢光孤子的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论模型 |
| 3.3 线性传播特性 |
| 3.4 非线性传播特性 |
| 3.4.1 非线性包络方程 |
| 3.4.2 超慢光孤子的稳定性和相干控制 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 MDM波导中增益辅助表面等离激元存储与读取的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论模型 |
| 4.3 表面等离激元的线性色散关系 |
| 4.3.1 初态 |
| 4.3.2 线性色散和慢光效应 |
| 4.4 MDM波导中超慢光孤子 |
| 4.4.1 暗态极化理论 |
| 4.4.2 非线性包络方程 |
| 4.5 表面等离激元的存储和读取 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（4）电磁诱导透明机制下基于四波混频过程的光学参量放大动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 原子相干理论 |
| 1.1.2 电磁诱导透明、慢光和光存储 |
| 1.1.3 四波混频 |
| 1.2 研究动机 |
| 1.3 研究意义 |
| 1.3.1 理论贡献 |
| 1.3.2 实践价值 |
| 1.4 论文结构与主要内容 |
| 第2章 理论基础 |
| 2.1 电磁诱导透明 |
| 2.1.1 模型和方程 |
| 2.1.2 结果与讨论 |
| 2.2 慢光和光存储 |
| 2.2.1 慢光 |
| 2.2.2 光存储 |
| 2.3 光学参量放大 |
| 2.4 相干四波混频 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于双色驱动的三能级Λ型系统的四波混频 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型和方程 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于四能级双Λ型系统的光学参量放大 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型和方程 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 极化率 |
| 4.3.2 传播动力学 |
| 4.3.3 放大与形变 |
| 4.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 一些推导与证明 |
| A.1 麦克斯韦波动方程 |
| A.2 密度矩阵方程的展开 |
| 附录B 相关程序与概念 |
| B.1 慢光的程序框架 |
| B.2 相关概念 |
| 致谢 |
（5）表面等离激元类电磁感应透明与相关器件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1. 引言 |
| 1.1 中红外-太赫兹类电磁透明器件研究概况 |
| 1.1.1 光频类电磁透明器件分类 |
| 1.1.2 光频类电磁透明器件举例 |
| 1.2 基于石墨烯的类电磁透明器件研究概况 |
| 1.2.1 基于石墨烯类电磁透明器件的仿真进展 |
| 1.2.2 基于石墨烯类电磁透明器件的实验研究 |
| 1.3 其他表面等离激元微纳器件研究简述 |
| 1.3.1 纳米聚焦 |
| 1.3.2 Plasmonic吸收器 |
| 1.3.3 全反射与全透射超材料研究 |
| 1.3.4 Plasmonic滤波器 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 2. 类电磁透明微纳器件研究 |
| 2.1 表面等离激元和石墨烯光学常数简介 |
| 2.2 明暗模式构造法 |
| 2.2.1 边侧耦合双石墨烯环明暗模式结构类电磁透明器件 |
| 2.2.2 边侧耦合双石墨烯环明暗模式构造法类EIT成因的区分 |
| 2.3 双谐振构造法 |
| 2.3.1 双层石墨烯包覆光栅结构类电磁透明器件 |
| 2.3.2 双侧耦合双石墨烯环双谐振模型构造法 |
| 2.3.3 双层石墨烯纳米带包覆基底双谐振模型 |
| 2.4 其他类型构造法 |
| 2.4.1 U-型隧道连接构造法类EIT模型 |
| 2.4.2 双谐振子对称性结构类EIT构造法模型 |
| 2.4.3 石墨烯开口双环-直线带耦合干涉类EIT构造法模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3. 其他表面等离激元器件研究 |
| 3.1 表面等离激元吸收器 |
| 3.1.1 钨覆盖脊型可见光到近红外波段完美吸收器 |
| 3.1.2 利用ENZ模式调控吸收谱的方法 |
| 3.2 石墨烯表面等离激元纳米聚焦 |
| 3.3 全反射与超透射超材料微纳器件 |
| 3.4 金属表面等离激元滤波器 |
| 3.5 本章小结 |
| 4. 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）光纤中基于受激布里渊散射的快慢光及超光速传输的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 快慢光的研究背景与进展 |
| 1.2 介质中光速调控的基本原理 |
| 1.2.1 相速度与群速度 |
| 1.2.2 快光、慢光、超光速 |
| 1.2.3 Kramers-Kronig关系 |
| 1.2.4 超光速现象与因果律 |
| 1.3 快慢光技术的应用 |
| 1.3.1 光信息处理 |
| 1.3.2 高灵敏干涉仪 |
| 1.3.3 非线性效应增强 |
| 1.3.4 相控阵雷达 |
| 1.4 本论文的主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 光纤中的快慢光 |
| 2.0 引言 |
| 2.1 光纤中的光效应 |
| 2.1.1 受激非弹性散射 (SRS & SBS) |
| 2.1.2 相干布局振荡(CPO) |
| 2.1.3 四波混频(FWM) |
| 2.1.4 交叉增益调制(XGM) |
| 2.2 光纤中的快慢光方案 |
| 2.2.1 基于SBS的快慢光 |
| 2.2.2 基于SRS的快慢光 |
| 2.2.3 基于CPO的快慢光 |
| 2.2.4 基于OPA的快慢光 |
| 2.2.5 基于XGM的快慢光 |
| 2.2.6 基于特殊光纤结构的快慢光 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 光纤中布里渊快慢光 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 布里渊散射效应 |
| 3.2.1 自发布里渊散射 |
| 3.2.2 受激布里渊散射 |
| 3.3 基于受激布里渊散射的快慢光 |
| 3.3.1 布里渊快慢光基本原理 |
| 3.3.2 特种光纤中布里渊快慢光 |
| 3.3.3 宽带布里渊技术 |
| 3.3.4 脉冲畸变 |
| 3.4 基于布里渊散射的自加快快光传输 |
| 3.4.1 基于布里渊散射的自加快快光 |
| 3.4.2 光纤环增强的布里渊自快光传输 |
| 3.5 布里渊快慢光技术的应用 |
| 3.5.1 可调微波光子滤波器 |
| 3.5.2 四波混频的相位匹配调控 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于布里渊激光振荡的超光速传输 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于布里渊激光振荡的超光速传输 |
| 4.2.1 基本原理 |
| 4.2.2 实验装置 |
| 4.2.3 实验结果与讨论 |
| 4.3 基于高非线性光纤增强的布里渊超光速传输 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 实验结果与讨论 |
| 4.3.3 参数优化与讨论 |
| 4.4 STOKES光的超光速现象 |
| 4.4.1 基本原理 |
| 4.4.2 实验装置 |
| 4.4.3 实验结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于单频布里渊激光器的长距离超光速传输 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于长腔单频布里渊激光器的超光速传输 |
| 5.2.1 基本原理 |
| 5.2.2 实验装置 |
| 5.2.3 实验结果与讨论 |
| 5.3 百米量级的长距离超光速传输 |
| 5.3.1 基于单模光纤的长距离超光速传输 |
| 5.3.2 基于高非线性光纤的长距离超光速传输 |
| 5.4 长距离超光速传输的限制因素 |
| 5.5 基于长腔单频布里渊激光器的光学双稳态 |
| 5.5.1 基本原理 |
| 5.5.2 实验装置 |
| 5.5.3 结果讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 光纤中超光速信号的中继传输 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基本原理 |
| 6.3 实验装置 |
| 6.4 实验结果与讨论: |
| 6.4.1 激光输出耦合比:1/99 |
| 6.4.2 激光输出耦合比:10/90 |
| 6.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 布里渊线性慢光系统的带宽与畸变优化 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 宽带布里渊散射技术 |
| 7.2.1 基于频率光梳的宽带受激布里渊散射 |
| 7.2.2 基于泵浦调制的宽带受激布里渊散射 |
| 7.3 线性慢光系统的脉冲响应 |
| 7.4 线性慢光系统的脉冲展宽 |
| 7.4.1 线性慢光系统的展宽因子 |
| 7.4.2 布里渊慢光系统的脉冲展宽 |
| 7.5 畸变优化:数值模拟 |
| 7.5.1 基本原理 |
| 7.5.2 任意增益谱的脉冲展宽 |
| 7.5.3 任意增益谱的群延迟 |
| 7.6 畸变优化:实验验证 |
| 7.6.1 布里渊增益谱“裁剪”技术 |
| 7.6.2 增益谱和相位响应的测量 |
| 7.6.3 慢光畸变的测量与优化 |
| 7.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 基于布里渊激光振荡的紧凑型可调延迟线 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 基本原理 |
| 8.3 实验设计与验证 |
| 8.3.1 实验装置 |
| 8.3.2 测试结果与讨论 |
| 8.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第九章 总结与展望 |
| 9.1 本文的主要工作 |
| 9.2 未来的研究展望 |
| 附录:符号与标记 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
（7）开放的V型分子体系电磁诱导透明特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 电磁诱导透明及群速减慢的原理及方案 |
| 1.2.1 电磁诱导透明 |
| 1.2.2 光速减慢 |
| 1.3 电磁诱导透明现象的研究进展及现状 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 电磁感应透明相关的理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光与物质相互作用的半经典理论 |
| 2.2.1 相互作用哈密顿量 |
| 2.2.2 密度矩阵算符及其运动方程 |
| 2.2.3 偶极近似和旋转波近似 |
| 2.3 电磁场与三能级系统相互作用的物理规律 |
| 2.3.1 分子体系下三能级系统模型 |
| 2.3.2 极化率的表示方法 |
| 2.3.3 EIT吸收和色散理论计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 V型钠分子体系下EIT理论建模及特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 闭合三能级V-型体系下的运动方程及EIT特性研究 |
| 3.2.1 Na原子的吸收特性 |
| 3.2.2 Na分子的吸收特性 |
| 3.3 开放三能级V-型体系下的运动方程及EIT特性研究 |
| 3.3.1 微扰法求解 |
| 3.3.2 开放系统对EIT的影响 |
| 3.3.3 耦合场对EIT的影响 |
| 3.3.4 多普勒线宽对EIT的影响 |
| 3.3.5 Autler-Townes分裂 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于EIT的群速减慢的特性分析及信号增强方案 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 EIT模型下群速的特性分析 |
| 4.2.1 折射率和群速度 |
| 4.2.2 耦合场对群速的影响 |
| 4.2.3 群速减慢因子特性分析 |
| 4.3 信号增强方案 |
| 4.3.1 引入金属纳米粒子 |
| 4.3.2 EIT吸收与色散特性的优化分析 |
| 4.3.3 群速减慢因子特性的优化分析 |
| 4.3.4 引入金属纳米粒子系统方案下Na分子性能比较分析 |
| 4.4. 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文和取得的研究成果 |
| 致谢 |
（8）光在原子介质中的传播和存储及多边带冷却对囚禁原子的影响（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光速减慢及光信息存储的研究历史和现状 |
| 1.2 电磁诱导透明实现光速减慢的机制 |
| 1.2.1 电磁诱导透明 |
| 1.2.2 光的群速度 |
| 1.2.3 电磁诱导透明下的光速减慢 |
| 1.3 本文所述的研究内容与章节安排 |
| 第二章 实验装置和关键技术 |
| 2.1 热原子中光速减慢的实验装置 |
| 2.1.1 磁场系统 |
| 2.1.2 控制和探测系统 |
| 2.2 原子囚禁与冷却的实验装置 |
| 2.2.2 三种原子样品 |
| 2.2.3 锂泡的制作 |
| 2.3 原子冷却和囚禁实验的磁场装置 |
| 2.3.1 2D-MOT囚禁磁场 |
| 2.3.2 3D-MOT的囚禁磁场 |
| 2.4 实验激光系统 |
| 2.4.1 饱和吸收光谱稳频 |
| 2.4.2 注入锁定激光器 |
| 2.4.3 半导体激光放大器 |
| 第三章 基于EIT窗口下的低带通滤波器 |
| 3.1 塞曼子能级下的EIT信号 |
| 3.2 基于EIT下的光速减慢 |
| 3.3 用EIT窗口实现低带通滤波器 |
| 3.3.1 高斯线型下的慢光 |
| 3.3.2 方波线型下的慢光 |
| 第四章 光脉冲在EIT介质中的存储与提取 |
| 4.1 不同提取波形的光脉冲 |
| 第五章 多频边带对囚禁原子数目的影响 |
| 5.1 激光放大芯片边带对囚禁原子数的影响 |
| 5.2 多边带冷却 |
| 5.2.1 多频边带冷却光的制备 |
| 5.2.2 磁光阱中的多边带冷却提高囚禁~6Li原子的数目 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
| 作者简介 |
| 获奖情况 |
| 发表的学术论文与研究成果 |
（9）非均匀展宽介质中电磁感应透明到Aulter-Townes分裂渡越及光的传播特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电磁感应透明与Autler-Twones分裂及其研究进展 |
| 1.2.1 电磁感应透明 |
| 1.2.2 Autler-Twones分裂 |
| 1.3 量子干涉效应光谱分解法及其研究进展 |
| 1.4 表面等离激元的相干控制及其研究进展 |
| 1.5 论文结构 |
| 第二章 光与物质相互作用的半经典理论及电介质-负折射率超颖材料界面的电场模式分析 |
| 2.1 光与共振介质相互作用的半经典理论 |
| 2.1.1 光与冷原子相互作用的一般理论 |
| 2.1.2 EIT效应及光的线性传播特性 |
| 2.2 量子干涉效应分析和光谱分解法 |
| 2.3 渐近分析方法和光在共振介质系统中的非线性传播 |
| 2.4 电介质-负折射率超颖材料界面电场模式及本征色散关系分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 非均匀展宽开放Λ型分子系统中的EIT-ATS渡越及超慢光孤子 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 开放Λ型分子系统模型 |
| 3.3 线性传播特性研究 |
| 3.3.1 系统初始状态及线性解 |
| 3.3.2 控制光探测光同向传播热分子系统中的EIT-ATS渡越 |
| 3.3.3 控制光探测光反向传播热分子系统中的EIT-ATS渡越 |
| 3.3.4 冷分子系统中的EIT-ATS渡越及各系统间量子干涉的比较 |
| 3.4 非线性脉冲传播特性研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 非均匀展宽开放V型分子系统中的EIT-ATS渡越 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 开放V型分子系统模型及其线性解 |
| 4.2.1 模型介绍 |
| 4.2.2 系统的线性解 |
| 4.3 热分子系统中量子干涉特性分析 |
| 4.3.1 探测光控制光同向传播构型系统 |
| 4.3.2 控制光探测光反向传播构型系统 |
| 4.4 冷分子系统及各系统间量子干涉的比较 |
| 4.5 V型系统中饱和吸收和光学烧孔的作用 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 非均匀展宽开放梯型系统中的EIT-ATS渡越 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 开放梯型系统模型 |
| 5.3 梯形-Ⅰ型系统中的量子干涉特性分析 |
| 5.3.1 线性色散关系 |
| 5.3.2 热铷原子气体中的EIT-ATS渡越 |
| 5.3.3 热分子气体中的EIT-ATS渡越 |
| 5.3.4 热里德堡原子气体中的EIT |
| 5.4 梯形-Ⅱ型系统中的量子干涉特性分析 |
| 5.4.1 线性色散关系 |
| 5.4.2 热钠原子气体中的EIT-ATS渡越 |
| 5.4.3 微波诱导透明中的量子干涉 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 利用相干粒子数振荡实现快光表面极化激元孤子 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 模型介绍 |
| 6.3 相干粒子数振荡机制线性超快表面极化激元 |
| 6.3.1 初始状态 |
| 6.3.2 相干粒子数振荡机制表面极化激元的线性色散关系 |
| 6.4 相干粒子数振荡机制的巨克尔效应及表面极化激元孤子 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 利用主动拉曼增益实现(2+1)维表面极化激元孤子 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 模型介绍 |
| 7.3 主动拉曼增益机制表面极化激元的线性传播特性 |
| 7.4 主动拉曼增益机制表面极化激元的非线性传播特性 |
| 7.4.1 非线性包络方程和巨克尔效应 |
| 7.4.2 快光表面极化激元孤子 |
| 7.5 (2+1)维快光表面极化激元孤子 |
| 7.6 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 研究工作总结 |
| 8.2 拟开展的进一步工作 |
| 附录A 第三章中一些表达式的具体形式 |
| A.1 η_j,A_(j±),及δ_(j±)的具体表达式 |
| A.2 MB方程组二阶解的具体表达式 |
| 附录B 第四章中一些系数的具体表达式 |
| B.1 同向传播构型系统α,A_(j±),及δ_(j±)的具体表达式 |
| B.2 反向传播构型系统α,A_(j±),及δ_(j±)的具体表达式 |
| 附录C 第五章中波数比x=-1的梯形-Ⅱ型系统谱分解 |
| 附录D 第六章中一些表达式的具体形式 |
| D.1 A和B的具体形式 |
| D.2 各阶M~((l)),N~((l))及P~((l))的具体表达式 |
| D.3 部分二阶解的具体表达式 |
| 附录E 第七章中一些表达式的具体形式 |
| E.1 相互作用表象下的Bloch方程 |
| E.2 线性解有关系数的具体表达式 |
| E.3 二阶解的具体表达式 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（10）基于狭缝波导的非线性与量子干涉效应研究（论文提纲范文）
| 论文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 几种微纳结构波导介绍 |
| 1.2.1 布拉格反射波导和布拉格光纤 |
| 1.2.2 光子晶体和光子晶体光纤 |
| 1.2.3 表面等离激元波导 |
| 1.3 狭缝波导 |
| 1.3.1 狭缝波导的提出和实现 |
| 1.3.2 狭缝波导的研究进展 |
| 1.4 量子干涉效应和电磁诱导透明 |
| 1.5 微纳波导中的非线性与量子干涉效应研究进展 |
| 1.5.1 空心光子晶体光纤中的非线性光学研究进展 |
| 1.5.2 纳米光纤中的光与原子相互作用研究进展 |
| 1.5.3 超材料表面等离激元波导中的电磁诱导透明和慢光研究进展 |
| 1.5.4 其他微纳结构中的量子干涉效应研究 |
| 1.6 本文主要内容 |
| 第2章 光与物质相互作用的一般理论与狭缝波导的模式分析 |
| 2.1 光与物质相互作用的半经典理论 |
| 2.2 自由空间中冷原子的电磁诱导透明现象与探测光的线性传播 |
| 2.3 探测光的包络方程 |
| 2.4 狭缝波导的模式分析 |
| 2.5 本章总结 |
| 第3章 中空狭缝波导中的EIT与光的非线性传播 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 中空狭缝波导模型 |
| 3.3 狭缝波导中的原子运动方程 |
| 3.4 中空狭缝波导中的EIT现象 |
| 3.5 渐近分析与狭缝波导中的光孤子 |
| 3.6 本章总结 |
| 第4章 掺杂固体狭缝波导中的EIT与量子干涉效应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 掺杂固体狭缝波导模型 |
| 4.3 麦克斯韦布洛赫方程组的平均法处理和EIT |
| 4.3.1 有效的麦克斯韦和布洛赫方程 |
| 4.3.2 原子基态分析 |
| 4.3.3 线性色散关系 |
| 4.3.4 平均法变换的有效性 |
| 4.3.5 增强的EIT效应 |
| 4.4 掺杂固体狭缝波导中的EIT-ATS渡越 |
| 4.5 不同系统中的比较 |
| 4.6 本章总结 |
| 第5章 狭缝波导中克尔非线性效应的增强与超慢光孤子的形成与传播 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 狭缝波导模型 |
| 5.3 渐近分析和线性光学性质 |
| 5.4 增强的克尔非线性效应 |
| 5.5 超慢光孤子的形成与传播 |
| 5.6 本章总结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 博士期间研究工作总结 |
| 6.2 进一步的研究工作 |
| 附录A 第二章中狭缝波导的传播模式推导 |
| 附录B 传统波导的电磁场模式与有效模体积 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
四、EIT增强色散及光速减慢的实验研究进展（论文参考文献）
- [1]基于里德堡原子电磁诱导透明效应的光脉冲减速[D]. 赵嘉栋. 山西大学, 2021(12)
- [2]超颖材料波导界面表面等离激元非线性传播特性研究[D]. 李娜. 山东师范大学, 2021(12)
- [3]无损表面等离激元孤子存储与读取的理论研究[D]. 伊灿. 山东师范大学, 2021(12)
- [4]电磁诱导透明机制下基于四波混频过程的光学参量放大动力学研究[D]. 李金磊. 东北师范大学, 2021(12)
- [5]表面等离激元类电磁感应透明与相关器件研究[D]. 魏步征. 北京交通大学, 2019(01)
- [6]光纤中基于受激布里渊散射的快慢光及超光速传输的研究[D]. 张亮. 上海交通大学, 2016(03)
- [7]开放的V型分子体系电磁诱导透明特性研究[D]. 杜佳琪. 哈尔滨工程大学, 2016(03)
- [8]光在原子介质中的传播和存储及多边带冷却对囚禁原子的影响[D]. 李凯. 中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所), 2015(08)
- [9]非均匀展宽介质中电磁感应透明到Aulter-Townes分裂渡越及光的传播特性研究[D]. 谭超华. 华东师范大学, 2015(12)
- [10]基于狭缝波导的非线性与量子干涉效应研究[D]. 徐进. 华东师范大学, 2014(10)