張連水,李曉莉,趙靜宜,劉芳怡

(河北大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,河北保定 071002)

學(xué)科綜述

電磁誘導(dǎo)吸收的研究進(jìn)展

張連水,李曉莉,趙靜宜,劉芳怡

(河北大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,河北保定 071002)

電磁誘導(dǎo)吸收是光與物質(zhì)相互作用中表現(xiàn)出來的奇特的非線性效應(yīng),對其形成機(jī)理及非線性特性的研究具有重要的理論意義和巨大的潛在應(yīng)用價值.本工作以簡并二能級、N型四能級系統(tǒng)和近似簡并的Λ型能級系統(tǒng)的研究結(jié)果為基礎(chǔ),探討了電磁誘導(dǎo)吸收的產(chǎn)生條件和本質(zhì).結(jié)果表明,原子相干對吸收的相長干涉產(chǎn)生電磁誘導(dǎo)吸收,而且其色散譜線在對應(yīng)頻率位置出現(xiàn)了變化劇烈的反常色散,可以引起探測光的群速增快甚至出現(xiàn)負(fù)群速,其應(yīng)用前景正在進(jìn)一步研究中.

電磁誘導(dǎo)吸收;簡并二能級系統(tǒng);N型四能級系統(tǒng);近似簡并的Λ型能級系統(tǒng)

光與物質(zhì)相互作用的非線性效應(yīng)是近年來物理學(xué)的主要研究方向之一,其目的就是深入揭示光波場與原子系統(tǒng)相互作用的物理本質(zhì).近年來,在應(yīng)用激光光學(xué)方面出現(xiàn)了許多奇特的現(xiàn)象,其中電磁誘導(dǎo)透明(EIT)和電磁誘導(dǎo)吸收(EIA)是一對性質(zhì)相對立的相干現(xiàn)象,它們分別基于原子相干對吸收的相消干涉和相長干涉,使介質(zhì)的吸收和色散特性發(fā)生完全不同的變化.目前,國內(nèi)外關(guān)于EIT的研究已趨于成熟,對影響EIT線寬的諸多因素以及外加驅(qū)動場對EIT的影響規(guī)律都進(jìn)行了比較深入的研究,但關(guān)于EIA的研究尚處于起步階段,國內(nèi)外學(xué)者在此方向的研究成果還為數(shù)不多.

電磁誘導(dǎo)吸收現(xiàn)象(EIA)出現(xiàn)在外加驅(qū)動場作用下的多能級系統(tǒng)中,通常認(rèn)為是由激發(fā)態(tài)相干到基態(tài)相干的自發(fā)轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的,對其物理本質(zhì)和形成條件的更準(zhǔn)確的解釋尚在進(jìn)一步討論中.目前對EIA的量子解釋主要集中于簡并二能級、N型四能級以及近似簡并的Λ型能級模型.雖然3種模型之間存在一些差異,但它們最終得到了非常一致的結(jié)論,而且按照提出時間的先后順序也是越來越完善.由于EIA具有顯著的光學(xué)特性,如介質(zhì)的線性吸收增強(qiáng),色散增強(qiáng);具有顯著的非線性效應(yīng);而且EIA通常具有極窄的光譜線寬,其色散譜線在對應(yīng)位置出現(xiàn)折射率的突變,可以引起探測光的群速增快甚至出現(xiàn)負(fù)群速,所以對EIA的研究將大大促進(jìn)超光速等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,EIA的非線性效應(yīng)很有可能被應(yīng)用在超光速通信、超光速旅行以及光延遲線、光存儲、量子計算機(jī)等領(lǐng)域之中.

1 電磁誘導(dǎo)吸收的研究歷史

1998年,Kuhn等人[1]在研究脈沖激光使NO氣體的粒子數(shù)布居發(fā)生轉(zhuǎn)移時,首次觀察到吸收曲線上出現(xiàn)了1個線寬極窄的超強(qiáng)吸收,對其進(jìn)行了命名,即電磁誘導(dǎo)吸收(electromagnetically induced absorp tion),簡稱EIA,并認(rèn)為EIA現(xiàn)象的產(chǎn)生與精細(xì)結(jié)構(gòu)能級之間的相干作用有關(guān).之后,各研究小組開始對EIA現(xiàn)象進(jìn)行深入的研究.

1998年,A kulshin等[2]在銣原子氣室中觀察到了EIA現(xiàn)象,認(rèn)為是原子相干對吸收的相長干涉產(chǎn)生EIA.同時對其色散曲線進(jìn)行了相應(yīng)的理論研究,并于1999年提出了在簡并二能級系統(tǒng)中實現(xiàn)EIA必須滿足的3個基本條件,但對EIA的相干機(jī)制并沒有給出明確的解釋[3].2000年,Dancheva等人[4]在銣原子氣室中通過單模和雙模激光的激勵作用也觀察到了EIA現(xiàn)象,并得到了和A kulshin等人類似的結(jié)論,是精細(xì)結(jié)構(gòu)中Zeeman子能級之間的相干作用導(dǎo)致了EIA.同年,Taichenachev[5]利用激發(fā)態(tài)相干到基態(tài)相干的自發(fā)轉(zhuǎn)移解釋了EIA,他對Akulshin等人的實驗結(jié)果進(jìn)行了分析,從中簡化出1個N型四能級模型,給出了EIA的物理圖像:EIA是由耦合光場導(dǎo)致的激發(fā)態(tài)Zeeman子能級的相干自發(fā)轉(zhuǎn)移到基態(tài)Zeeman子能級所引起的,即是由激發(fā)態(tài)到基態(tài)的光誘導(dǎo)導(dǎo)致的自發(fā)轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的;EIA吸收譜線的線寬可以反映出基態(tài)Zeeman子能級間相干時間的長短,這種相干是處于同一個某態(tài)超精細(xì)能級中的Zeeman子能級相互之間作用的結(jié)果.他還推導(dǎo)出當(dāng)銣原子氣室的氣體密度非常低時,弱探測場的強(qiáng)度和EIA的吸收強(qiáng)度成線性關(guān)系.2003年,Failache等[6]通過實驗對Taichenachev的結(jié)論進(jìn)行了證實,簡并二能級系統(tǒng)中出現(xiàn)的EIA是由于粒子從激發(fā)態(tài)到基態(tài)的相干轉(zhuǎn)移引起的.此實驗為Hanle構(gòu)型,在只含有Rb蒸氣和緩沖氣體(Ne)的密室中觀測Rb原子D1線(F=1→F′=2)的共振吸收情況時觀察到了EIA.

2001年,Kim等人[7]在銫原子中觀察到EIA,并研究了耦合場的強(qiáng)度及頻率失諧對EIA的影響.2004年,王彥華研究小組[8]報道了室溫下多普勒展寬背景中銫原子62S1/2(F=4)和62S3/2(F′=5)超精細(xì)能級循環(huán)躍遷構(gòu)成的簡并二能級系統(tǒng)中的EIA現(xiàn)象.在此簡并二能級系統(tǒng)中,在一束較強(qiáng)的耦合光作用下,借助于弱探測光的吸收光譜觀察到了EIA現(xiàn)象.實驗中還研究了耦合光的強(qiáng)度和失諧對EIA的影響,分析了簡并二能級系統(tǒng)中Zeeman子能級間的光抽運作用以及Zeeman子能級在耦合、探測光場作用下由自發(fā)躍遷引起的多個簡并二能級系統(tǒng)間的相干作用.結(jié)果表明,Zeeman子能級間的相干時間越長,得到EIA的線寬越窄;耦合光的強(qiáng)度影響著Zeeman子能級上的布居數(shù)以及參與耦合的二能級的原子數(shù),使Zeeman子能級間的相干時間發(fā)生了變化,從而影響了EIA的增強(qiáng)峰線寬,而耦合光的失諧則影響著EIA的吸收強(qiáng)度,由于耦合光的失諧,耦合光與原子之間的相互作用強(qiáng)度被減弱,使得EIA的強(qiáng)度與耦合場完全共振時相比要弱一些;此外,探測光及耦合光的線寬和銫原子氣室中磁屏蔽后的剩余磁場對Zeeman子能級的轉(zhuǎn)移,也影響了EIA的線寬.

2004年,王麗等[9]對N型四能級系統(tǒng)中的EIA現(xiàn)象展開了理論研究.系統(tǒng)包括2個簡并基態(tài)能級和2個簡并激發(fā)態(tài)能級,根據(jù)選擇定則,|1＞?|4＞躍遷是偶極禁止的.1個弱耦合場同時驅(qū)動|1＞?|2＞躍遷和|3＞?|4＞躍遷,在|2＞?|3＞躍遷之間利用1個更弱的場進(jìn)行探測,3個電偶極躍遷構(gòu)成N型鏈,中間躍遷為探測躍遷,利用綴飾態(tài)理論,說明此系統(tǒng)中是綴飾態(tài)原子相干對吸收的相長干涉產(chǎn)生了EIA現(xiàn)象.隨后,他們又對此N型四能級系統(tǒng)中耦合場線寬的影響進(jìn)行了研究,結(jié)果表明耦合場的線寬抑制EIA的強(qiáng)度,即耦合場的線寬破壞EIA的相干作用.2006年,王麗等[10]對N型四能級系統(tǒng)中的EIA現(xiàn)象展開了新的理論研究.依然是3個電偶極躍遷構(gòu)成N型鏈,中間躍遷為探測躍遷,不同的是,兩邊分別為耦合躍遷和控制躍遷,即原子受到3個光場的作用,耦合場驅(qū)動|1＞?|2＞躍遷,控制場驅(qū)動|3＞?|4＞躍遷,探測場掃描|2＞?|3＞躍遷,通過研究介質(zhì)對探測光的吸收,揭示了在N型四能級系統(tǒng)中,既可產(chǎn)生EIA又可產(chǎn)生EIT,這不僅取決于非相干轉(zhuǎn)移率的大小而且還取決于耦合場、控制場的強(qiáng)度和第4個簡并能級的衰減速率大小.2008年,王麗等[11]研究了激光場線寬對N型四能級系統(tǒng)中EIA的影響,結(jié)果表明,隨著激光場線寬增大,原子相干將會減弱,從而抑制EIA.

2004年,Liu等人[12]對基態(tài)近似簡并的Λ型三能級系統(tǒng)中出現(xiàn)的EIA現(xiàn)象進(jìn)行了理論研究.通常認(rèn)為,在Λ型三能級系統(tǒng)中,當(dāng)耦合場和探測場滿足雙光子共振條件時,會出現(xiàn)EIT現(xiàn)象,但研究表明,當(dāng)考慮近似簡并的兩低能級之間的相干失相速率時,由于自發(fā)輻射誘導(dǎo)相干效應(yīng),系統(tǒng)中會出現(xiàn)EIA現(xiàn)象.同時還研究了耦合場和探測場之間的位相差對系統(tǒng)出現(xiàn)EIA或EIT的影響,通過調(diào)諧兩場之間的位相差,可以使EIA和EIT相互轉(zhuǎn)化.2007年,Zhang等[13]實驗研究了具有Λ型三能級構(gòu)型的冷Rb原子系統(tǒng)中的原子相干效應(yīng).頻率可調(diào)諧的耦合場和探測場為雙光子Raman躍遷提供了多條途徑,不同的Ram an躍遷使系統(tǒng)呈現(xiàn)不同的光譜特性,可通過探測場的位相來控制.在原子共振頻率附近,建設(shè)性相干導(dǎo)致EIT,破壞性相干導(dǎo)致EIA.

2008年,筆者[14-15]對光學(xué)-射頻雙光子耦合作用下的基態(tài)和激發(fā)態(tài)都近似簡并的Λ型四能級系統(tǒng)中EIA和EIT的相互轉(zhuǎn)化進(jìn)行了理論研究,結(jié)果表明,當(dāng)雙光子耦合場與原子能級共振時出現(xiàn)EIA,失諧時則使系統(tǒng)在與其頻率失諧量相對應(yīng)的探測頻率位置出現(xiàn)EIT,而且EIA和EIT的線寬隨著耦合場拉比頻率的增大而增加.通過綴飾態(tài)理論分析,得到了與Taichenachev相似的結(jié)論:EIA是由雙光子耦合場導(dǎo)致的激發(fā)態(tài)精細(xì)結(jié)構(gòu)能級的相干自發(fā)轉(zhuǎn)移到基態(tài)精細(xì)結(jié)構(gòu)能級所引起的,本系統(tǒng)可簡化為2個Λ型三能級系統(tǒng)的相干作用,它們相對于雙光子耦合場具有大小相同的調(diào)諧頻率而符號相反,在探測場的中心頻率處感應(yīng)形成EIA.

2 電磁誘導(dǎo)吸收的相干機(jī)制

根據(jù)相干的兩重性,原子相干既然能夠抑制吸收,同樣也應(yīng)該能夠增強(qiáng)吸收.首先看一下Akulshin等提出的簡并二能級模型,如圖1所示.

圖1 簡并二能級系統(tǒng)模型Fig.1 Degenerate two-level system

在這個系統(tǒng)中,能級|g＞是簡并基態(tài)能級,能級|e＞是簡并激發(fā)態(tài)能級.基態(tài)能級的總角動量為Fg,激發(fā)態(tài)能級的總角動量為Fe.Γb為激發(fā)態(tài)|e＞自發(fā)衰減到基態(tài)|g＞的粒子數(shù)衰減速率,Γ(1-b)為激發(fā)態(tài)|e＞到其他能級的粒子數(shù)弛豫速率,γ為激發(fā)態(tài)到基態(tài)的非相干轉(zhuǎn)移速率,即熱弛豫速率,通常認(rèn)為γ<<Γ.耦合場E1和探測場E2均與|e＞?|g＞躍遷發(fā)生耦合作用,同時還外加了磁場B,使系統(tǒng)的基態(tài)能級|g＞和激發(fā)態(tài)能級|e＞分裂成多個Zeeman子能級.

Akulshin等認(rèn)為是原子相干對吸收的相長干涉產(chǎn)生了EIA,并于1999年提出了實現(xiàn)EIA必須滿足的3個基本條件:1)Fe=Fg+1,其中Fg和Fe分別為基態(tài)和激發(fā)態(tài)的總角動量;2)基態(tài)Fg到激發(fā)態(tài)Fe的躍遷是封閉的循環(huán)躍遷,即3)基態(tài)必須是簡并的,即Fg≥1,在零磁場情況下有2 Fg+1個簡并的Zeeman子能級.然而條件2)和3)并非必要條件,Kim小組己在實驗中實現(xiàn)了Fg?Fe=Fg-1和Fg?Fe=Fg躍遷也可以獲得EIA信號[16].

Taichenachev[5]利用激發(fā)態(tài)相干到基態(tài)相干的自發(fā)轉(zhuǎn)移解釋了EIA,他對A kulshin等人的實驗結(jié)果進(jìn)行了分析,給出了EIA的物理圖像:EIA是由耦合光場導(dǎo)致的激發(fā)態(tài)Zeeman子能級的相干自發(fā)轉(zhuǎn)移到基態(tài)Zeeman子能級所引起的,即是由激發(fā)態(tài)到基態(tài)的光誘導(dǎo)導(dǎo)致的自發(fā)轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的;EIA吸收譜線的線寬可以反映出基態(tài)Zeeman子能級間相干時間的長短,這種相干是處于同一個某態(tài)超精細(xì)能級中的Zeeman子能級相互之間作用的結(jié)果.

由于Akulshin等人提出的簡并二能級模型過于簡單,沒有對系統(tǒng)中具體的原子相干過程進(jìn)行闡述,因此王麗等人在簡并二能級模型基礎(chǔ)上構(gòu)建出能夠直觀反映原子相干過程的N型四能級系統(tǒng)模型,如圖2所示.在裸態(tài)能級圖上,3個電偶極躍遷構(gòu)成N型鏈的四能級系統(tǒng),其中,中間躍遷為探測躍遷,兩邊的躍遷為耦合躍遷.在這個系統(tǒng)中,激發(fā)態(tài)能級的總角動量大于基態(tài)能級的總角動量,能級|1＞和|3＞是沒有弛豫的簡并基態(tài)能級,能級|2＞和|4＞是簡并激發(fā)態(tài)能級.根據(jù)選擇定則,|1＞?|4＞躍遷是偶極禁止的,1個弱耦合場(拉比頻率為2Ω1)同時驅(qū)動|1＞?|2＞躍遷和|3＞?|4＞躍遷,在|2＞?|3＞躍遷之間利用1個更弱的場(拉比頻率為2Ω2)進(jìn)行探測.γ21和γ23分別為激發(fā)態(tài)|2＞自發(fā)衰減到|1＞和|3＞的粒子數(shù)衰減速率,γ43為激發(fā)態(tài)|4＞自發(fā)衰減到|3＞的粒子數(shù)衰減速率,γ0為激發(fā)態(tài)到基態(tài)的非相干轉(zhuǎn)移速率.

圖2 N型四能級系統(tǒng)模型Fig.2 N-type four-level system

由于弱耦合場的作用,在綴飾態(tài)表象中探測躍遷分裂成4個相互耦合的躍遷.其中|1＞|2＞|3＞|4＞分別表示綴飾態(tài)能級,γ24,γ14,γ23,γ13分別為綴飾態(tài)之間的粒子數(shù)衰減速率,|2＞?|3＞,|1＞?|4＞,|1＞?|3＞,|2＞?|4＞躍遷的拉比頻率分別為2a1,2a2,2a3,2a4.利用綴飾態(tài)理論,得到介質(zhì)對光場的吸收表現(xiàn)為4個躍遷的相干疊加.這4個躍遷相互耦合,且源自4種不同因素導(dǎo)致的耦合,一部分源自激發(fā)態(tài)的自發(fā)輻射,即正比于γ23,對所有4個探測躍遷產(chǎn)生相同符號的耦合,均為負(fù)號,此時綴飾態(tài)相干表現(xiàn)為抑制吸收.另一部分源自激發(fā)態(tài)到基態(tài)的自發(fā)相干轉(zhuǎn)移,即正比于γ0,對其中2個探測躍遷(|1＞?|3＞,|2＞?|4＞)產(chǎn)生正號的耦合,對另2個探測躍遷(|2＞?|3＞,|1＞?|4＞)產(chǎn)生負(fù)號的耦合.這些正負(fù)參半的耦合顯著改變了綴飾態(tài)相干對吸收的貢獻(xiàn),使之由抑制吸收改變?yōu)樵鰪?qiáng)吸收.換而言之,原子相干的自發(fā)轉(zhuǎn)移使綴飾態(tài)相干由抑制吸收改變?yōu)樵鰪?qiáng)吸收,從而導(dǎo)致EIA.因此,王麗等人得到的結(jié)論與A kulshin等人得出的EIA是由耦合光場導(dǎo)致的激發(fā)態(tài)Zeeman子能級的相干自發(fā)轉(zhuǎn)移到基態(tài)Zeeman子能級所引起的結(jié)論完全吻合,而且王麗等人將簡并二能級系統(tǒng)細(xì)化為基態(tài)和激發(fā)態(tài)均包括2個簡并能級的N型四能級系統(tǒng),并通過綴飾態(tài)理論對系統(tǒng)中的相干過程進(jìn)行了闡述,最終得出了更加詳細(xì)而且深刻的結(jié)論.

圖3 近似簡并的Λ型四能級系統(tǒng)Fig.3 Quasi degenerateΛ-type level system

雖然王麗等人對A kulshin提出的簡并二能級模型進(jìn)行了細(xì)化,并通過分析系統(tǒng)中的原子相干過程得出了原子相干的自發(fā)轉(zhuǎn)移產(chǎn)生了EIA的結(jié)論,對Akulshin等人的結(jié)論進(jìn)行了印證,但是王麗等人提出的N型四能級系統(tǒng)模型比較特殊,系統(tǒng)中的能級分布和激光場激發(fā)頻率均具有高度對稱的特性,不能反映出原子相干過程的一般性規(guī)律.因此,筆者構(gòu)建了能級分布和激光場激發(fā)頻率更貼近于真實原子系統(tǒng)的近似簡并的Λ型四能級系統(tǒng)模型,如圖3所示.在裸態(tài)能級圖中,|1＞和|2＞能級屬基態(tài)精細(xì)結(jié)構(gòu)能級,|3＞和|4＞能級屬激發(fā)態(tài)精細(xì)結(jié)構(gòu)能級.頻率為ωc的光學(xué)耦合場激勵|2＞?|3＞躍遷,頻率為ωrf的射頻場激勵|3＞?|4＞躍遷,可視為級聯(lián)型的光學(xué)-射頻雙光子耦合場,而頻率為ωp的探測場通過掃描|1＞?|4＞躍遷獲得探測吸收譜.三場的拉比頻率分別為Ωc,Ωrf和Ωp.在綴飾態(tài)模型中,由于射頻場與|3＞?|4＞能級發(fā)生共振相互作用,由其產(chǎn)生的動態(tài)Stark劈裂效應(yīng)使能級|4＞劈裂為2條對稱分布的綴飾態(tài)能級|+＞和|-＞.當(dāng)光學(xué)-射頻雙光子耦合場與|2＞?|4＞能級共振,形成躍遷路徑1,如圖3 b所示.而當(dāng)雙光子耦合場與|2＞?|+＞能級共振,形成躍遷路徑2,如圖3 c所示.在躍遷路徑1中包含著2種形式的躍遷,即原子從能級|2＞躍遷到能級|+＞上和從能級|2＞躍遷到能級|-＞上,并構(gòu)成2個新的Λ型三能級系統(tǒng),這2個Λ型三能級系統(tǒng)相對于雙光子耦合場具有大小相同的調(diào)諧頻率而符號相反,它們之間形成量子相干,在探測場的中心頻率處感應(yīng)形成EIA.而躍遷路徑2是一條單純的躍遷路徑,雙光子耦合場將原子直接從能級|2＞激發(fā)到能級|+＞上并構(gòu)成一個Λ型三能級系統(tǒng),則形成EIT.因此,得出與Taichenachev相似的結(jié)論:EIA是由雙光子耦合場導(dǎo)致的激發(fā)態(tài)精細(xì)結(jié)構(gòu)能級的相干自發(fā)轉(zhuǎn)移到基態(tài)精細(xì)結(jié)構(gòu)能級所引起的.

為了使系統(tǒng)更具有一般性,分析了頻率為ωrf的射頻場不僅僅會激勵激發(fā)態(tài)精細(xì)結(jié)構(gòu)能級|3＞?|4＞的躍遷,也有可能激勵基態(tài)精細(xì)結(jié)構(gòu)能級|1＞?|2＞躍遷的情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn),如果射頻場ωrf也與|1＞?|2＞躍遷發(fā)生相互作用,則會削弱EIA,同時增強(qiáng)EIT,這也從另一個側(cè)面反映了EIA是由激發(fā)態(tài)精細(xì)結(jié)構(gòu)能級的相干自發(fā)轉(zhuǎn)移到基態(tài)精細(xì)結(jié)構(gòu)能級所引起的.

3 結(jié)束語

目前,在應(yīng)用激光光學(xué)方面出現(xiàn)的非線性現(xiàn)象中,最具代表性的是電磁誘導(dǎo)透明(EIT)和電磁誘導(dǎo)吸收(EIA)現(xiàn)象,它們分別基于原子相干對吸收的相消干涉和相長干涉,使介質(zhì)出現(xiàn)奇特的吸收和色散特性,并分別在慢光速和超光速等信息存儲領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景.由于EIT的研究起步較早,而且涉及的量子相干過程較EIA更簡單一些,因此對EIT的研究已趨于成熟,但是關(guān)于EIA的研究尚處于起步階段,而且對導(dǎo)致EIA的量子相干機(jī)理的解釋還存在爭議,甚至在一些實際原子系統(tǒng)中出現(xiàn)的EIA還無法用現(xiàn)在的理論給出解釋.因此,EIA還屬于量子光學(xué)領(lǐng)域里全新的研究課題,對其形成機(jī)理的探討不僅具有重要的理論意義,而且對超光速等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義.

通過對簡并二能級、N型四能級以及近似簡并的Λ型能級3種模型的闡述,解釋了產(chǎn)生EIA的量子相干過程.雖然3種模型之間存在一些差異,但它們最終得到了非常一致的結(jié)論,即EIA是由激發(fā)態(tài)相干到基態(tài)相干的自發(fā)轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的,而且3種模型按照提出時間的先后順序也是越來越完善.隨著對EIA研究的深入,將有更完善的理論模型被提出,并對實際原子系統(tǒng)中出現(xiàn)的EIA給出完美解釋.

[1]KUHN A,STEUERWALD S,BERGMANN K.Coherent population transfer in NO w ith pulsed lasers:the consequences of hyperfine structure,Dopp ler broadening and electromagnetically induced abso rption[J].Eur Phys JD,1998,1(1):57-70.

[2]AKULSH IN A M,BARREIRO S,LEZAMA A.Electromagnetically induced abso rption and transparency due to resonant two-field excitation of quasidegenerate levels in Rb vapo r[J].Phys Rev A,1998,57(4):2996-3002.

[3]LEZAMA A,BARREIRO S,AKULSH IN A M.Electromagnetically induced abso rption[J].Phys Rev A,1999,59(6):4732-4735.

[4]DANCHEVA Y,ALZETTA G,CARTALEVA S,et al.Coherent effectson the Zeeman sublevelsof hyperfine states in optical pumping of Rb by monomode diode laser[J].Opt Commun,2000,178(1-3):103-110.

[5]TA ICHENACHEV A V,TUMA IKIN A M,YUD IN V I.Electromagnetically induced abso rp tion in a four-state system[J].Phys Rev A,2000,61(1):011802(1-4).

[6]FA ILACHE H,VALENTE P,BAN G,et al.Inhibition of electromagnetically induced abso rption due to excited-state decoherence in Rb vapor[J].Phys Rev A,2003,67(4):043810(1-7).

[7]KIM K,KWON M,PARK H D,et al.Electromagnetically induced abso rption spectra depending on intensitiesand detunings of the coup ling field in Cs vapour[J].J Phys B:A t Mol Op t Phys,2001,34(23):4801-4808.

[8]王彥華,閆樹斌,王軍民.銫原子氣室中簡并二能級系統(tǒng)的電磁誘導(dǎo)吸收[J].中國激光,2004,31(9):1065-1069.

[9]王麗,胡響明.相長干涉:電磁誘導(dǎo)吸收[J].物理學(xué)報,2004,53(8):2544-2550.

[10]王麗,宋海珍.四能級原子系統(tǒng)中的電磁誘導(dǎo)吸收[J].物理學(xué)報,2006,55(8):4145-4149.

[11]王麗,楊興強(qiáng),肖紹武,激光場線寬對電磁誘導(dǎo)吸收效應(yīng)的影響[J].量子光學(xué)學(xué)報,2008,14(3):267-272.

[12]L IU C P,GONG SQ,FAN X J,et al.Electromagnetically induced abso rption via spontaneously generated coherence of aΛsystem[J].Op t Commun,2004,231(1-6):289-295.

[13]ZHANGJiepeng,XU Jun,HERNANDEZ G,et al.Polychromatic-field-induced transparency and abso rption in a threelevelΛsystem[J].Phys Rev A,2007,75(4):043810(1-4).

[14]FU Guangsheng,L IXiaoli,ZHUANG Zhonghong,et al.Electromagnetically induced abso rption and transparency in an optical-rf two-pho ton coup ling configuration[J].Phys Lett A,2008,372(2):176-180.

[15]張連水,李曉莉,王健.光學(xué)-射頻雙光子耦合作用下的電磁誘導(dǎo)透明和電磁誘導(dǎo)吸收[J].物理學(xué)報,2008,57(8):4921-4925.

[16]KIM S K,MOON H S,KIM K,et al.Observation of electromagnetically induced abso rp tion in open system s regardless of angular momentum[J].Phys Rev A,2003,68(6):063813(1-5).

[17]A KULSH IN A M,LEZAMA A,SIDOROV A I,et al.‘Storage of light’in an atomicmedium using electromagnetically

induced abso rption[J].J Phys B:A t Mol Opt Phys,2005,38:L365-L 374.

(責(zé)任編輯:孟素蘭)

Investigation of Electromagnetically Induced Absorption

ZHANGLian-shui,LIXiao-li,ZHAO Jing-yi,LIU Fang-yi
(College of Physics Science and Technology,Hebei University,Baoding 071002,China)

Electromagnetically induced abso rp tion(EIA)is an intriguing phenomenon of light-atom interaction.The study of its nonlinear behavio rs has theo retical significance and potential app lications.On the basis of the researches of degenerate two-level system,N-type fou r-level system and quasi degenerate N-type level system,the fo rming mechanism and creating conditionsof EIA are given.The result that destructive interference of atomic coherence leads to electromagnetically induced abso rp tion is show n.Furthermo re,the dramatic change of dispersion line in the co rresponding frequency occurs in the anomalous dispersion,w hich can be used to realize speeding up of the light g roup velocity o r negative group velocity.The app lications of EIA are being further studied.

electromagnetically induced absorp tion;degenerate two-level system;N-type four-level system;quasi degenerateΛ-type level system

O 562.3+2

A

1000-1565(2010)06-0719-06

2009-11-10

河北省自然科學(xué)基金資助項目(A 2009000140);河北大學(xué)自然科學(xué)研究計劃項目(2008Q14)

張連水(1955—),男,河北保定人,河北大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,主要從事激光光學(xué)和非線性光學(xué)方面的研究.