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近年来,多能级系统的量子干涉效应得到了广泛的关注和深入的研究,并且已成为量子光学领域的重要前沿课题。人们已经发现了许多基于量子干涉效应的物理现象和效应,本论文应用量子光学的相关理论,对多能级多模光场的相互作用能级系统进行了理论研究,得出了一些有意义的结果,部分相关工作已在核心期刊上发表。通过引入量子态叠加理论及量子相干理论可使其应用领域突破传统的瓶颈,例如在微电子制造业、光电子器件、量子信息、量子通信保密技术及光量子计算机等领域都将有望取得重要进展。
本论文的主要内容包括:
1、量子干涉效应的研究概况和研究动态及其应用展望。
2、介绍了量子干涉效应相关的理论研究方法、理论工具基础。
3、运用数值模拟的方法,分析了在共振条件下V型四能级系统中控制场拉比频率的变化对探测场的吸收和色散的影响;研究发现当耦合场的拉比频率强度增大到一定的数值时,介质对探测场的响应表现为增益现象;最后证实了在此能级系统中可以实现无粒子数反转光放大。
4、运用密度矩阵理论,研究了在外加相干耦合场作用下^型四能级系统的吸收和色散特性。数值模拟表明:通过调节外加相干耦合光场的拉比频率强度,该系统可以实现三重、双重、单重电磁感应光透明现象。
5、利用半经典理论,在自发辐射诱导相干(SGC效应)的条件下,研究了Y型四能级系统中相干光场之间的位相差对探测光场的吸收和色散性质的影响。数值模拟结果表明,通过对相对位相的控制,可以实现探测光场的吸收(增益)和色散成周期性的放大和减弱。
6、研究了型四能级与多模光场相互作用系统中的相对介电常数和相对磁导率的性质。数值模拟发现,在适当的参数取值下,系统的相对介电常数和相对磁导率可以同时为负值,因此可以在此系统中实现左手效应。在一定的范围内,连续改变相干场的拉比频率强度,实现左手效应的区域作相应的变化,并研究了在实现左手效应区间内折射率的性质。