共振介質(zhì)中超短激光脈沖的傳播與存儲.pdf

1、本論文是超短激光脈沖與共振介質(zhì)相干相互作用的基礎(chǔ)研究。基于超短光脈沖與共振吸收二能級體系的瞬態(tài)相干過程，本論文工作的主要內(nèi)容包括：共振吸收介質(zhì)中超短激光脈沖的傳播特性、稠密原子體系局域場效應(yīng)對超短激光脈沖與共振體系相干相互作用的影響、超短激光脈沖在共振吸收體系的光存儲。
　　 首先推導了耦合Maxwell-Bloch方程，它描述了超短激光脈沖與共振吸收二能級體系的相互作用過程和原理。但Maxwell-Bloch方程并無普適條件下

2、的解釋解，因此本文通過研究和比較Euler算法、Heun算法和Runge-Kutta算法的精度和結(jié)構(gòu)，建立了一套能夠可靠而有效的求解Maxwell-Bloch方程的數(shù)值算法——“預(yù)報-校正四階Runge-Kutta法”。計算結(jié)果表明其具有很高的可靠性和收斂性。
　　 接下來，采用所建立的數(shù)值算法，研究了超短激光脈沖在共振吸收二能級體系中的傳播特性，并由此分析了描述光脈沖相干非線性傳播特性的脈沖面積的演化，以及脈沖形狀和傳播速度的

3、演化。結(jié)果表明，介質(zhì)非均勻展寬效應(yīng)的強弱和失諧對脈沖面積、形狀和傳播速度都有重要的影響。并討論了體系弛豫機制的衰減特性。
　　 其次，討論了稠密原子體系中局域場效應(yīng)對光與物質(zhì)瞬態(tài)相干作用的影響。從密度矩陣出發(fā)，考慮近偶極-偶極相互作用對極化強度的重整，推導了含局域場修正項的Bloch方程。通過數(shù)值計算研究了稠密體系中Bloch矢量在瞬態(tài)相干過程中的演化特性，并就偶極-偶極相互作用引起體系的變化，給出了兩種修正方案。進一步討論了固

4、體材料中嵌入稠密二能級原子體系時，基底材料引起的局域場加強系數(shù)的作用。
　　 最后，在研究超短激光脈沖傳播特性和共振介質(zhì)特性的基礎(chǔ)上，對基于光子回波形式的光存儲進行了定量研究。通過對薄樣品條件下二脈沖光子回波的計算，分析了介質(zhì)非均勻展寬特性對光子回波信號的影響，并計算得到光子回波隨弛豫時間呈指數(shù)形式衰減的特性。在引入介質(zhì)的傳播效應(yīng)后，分析了介質(zhì)厚度參量對光子回波的影響，發(fā)現(xiàn)光子回波信號最強有對應(yīng)最佳的介質(zhì)厚度。進一步對受激光子回