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阶梯型原子系统中随波长失配效应变化的光学开关现象（该失配效应源于里德堡跃迁）

DOI：10.1016/j.optcom.2018.11.071 期刊：Optics Communications 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 我们研究了在强控制场存在下，原子蒸汽介质中形成的三能级Χ型系统中探测场的传播理论。该模型基于密度矩阵方法，通过解析求解（未忽略探测场与控制场拉比频率任意幂次中的任何项），分别得出了无多普勒条件及室温环境下的探测响应。同时解析确定了四能级Χ型系统的探测响应。两种能级方案的模拟探测响应中均形成了电磁诱导透明效应。我们还展示了探测场传播从亚光速到超光速的切换特性——该特性随不同控制跃迁（其中之一为向里德伯态的跃迁）的探测失谐量而变化。当控制场处于失谐状态时，切换窗口会因控制场与探测场的波长失配因子不同而呈现不对称性。在强探测场条件下，当增大探测场与控制场的波长失配时，共振状态下探测传播会从超光速切换为亚光速，这一效应可通过完全非微扰处理的解析模型予以解释。
作者： Suman Mondal，Arindam Ghosh，Khairul Islam，Amitava Bandyopadhyay
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研究概述 实验方案

研究目的

研究阶梯型原子系统在不同波长失配效应下的光学开关现象，重点关注向里德堡态的跃迁过程，并探究探测光场在三级和四级Χ型系统不同条件下的传播特性。

研究成果

该研究表明波长失配在决定探测光场通过原子系统传播特性方面具有重要作用。研究揭示了在不同条件下——受控场失谐及探测场与控制场之间的波长失配影响——光传播如何从亚光速转变为超光速。这些发现为光学延迟产生、数据存储和全光开关等应用提供了潜在可能，同时强调了残余多普勒平均效应及此类系统中跃迁选择的重要性。

研究不足

该研究属于理论性研究，依赖于密度矩阵方程的解析解。虽然它为光学开关现象提供了见解，但需要实验验证来确认这些发现。该模型假设了特定条件，例如原子的麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布，并未考虑所有可能的实验变化。

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