掺镨硅酸钇晶体中光脉冲和横向图像的相干控制

基于量子相干效应的光速调控和信息存储，在光通讯和量子信息等领域有着重要的应用价值，目前的实验研究主要在原子气体中开展，而与之相比固体材料中的相关实验研究具有更实际的应用前景，本项目我们将以Pr:YSO晶体为实验介质，开展固体材料中的光脉冲和横向图像相干控制的研究。.具体内容是：.1）利用Pr:YSO晶体中的三能级Lambda模型系统，研究单通道横向图像的速度减慢和可逆存储等相干控制，分析其幅度和位相在晶体内的传播规律；.2）利用Pr:YSO晶体中的Tripod模型系统，研究双通道光脉冲的同时速度减慢和可逆存储等相干控制，分析双光脉冲获得近似匹配的减慢群速度的条件；.3）利用Pr:YSO晶体中的Tripod模型系统，研究双通道横向图像的速度减慢和可逆存储等相干控制，分析其在晶体内部传播的动力学特性。

光与物质相互作用产生的电磁感应透明效应（EIT）在量子信息和全光通信等很多方面具有重要的应用。电磁感应透明已成为操控光场的重要手段，特别地利用电磁感应透明可以实现慢光和光存储。目前基于EIT的光信息控制主要在原子气体中开展。为了实际应用，在更具实际应用的固体系统中开展相关的研究将具有更重要的意义。在Pr:YSO晶体中，我们利用EIT效应开展了光信息相干调控的研究工作。在具有双黑态极子的EIT-Tripod系统中，研究了输入双光脉冲的同时速度减慢，调节控制光场的强度进一步实现了双光脉冲与原子相干之间的转换，获得了双光脉冲的同时存储；在Lambda系统中，利用EIT研究了双慢光脉冲的产生与存储，分析了其在晶体内部传播的动力学规律，使实现双光量子比特的相干操控成为可能；在多能级EIT-Lambda系统中，通过调节控场的光谱，实现了慢光信息在两个不同通道之间的转换，讨论了两个通道上脉冲线型和能量的变化规律，利用存储过程中的原子自旋相干，调节三个控制光场的脉冲时序获得了存储信息在不同通道释放的全光路由；在长自旋相干寿命的固体系统中，利用光存储过程中的原子相干获得了静态光脉冲，分析了静态光脉冲在固体系统中的传播规律，利用ElT慢光，通过施加反向控制光场，实现了慢光到静态光脉冲的直接转换。将研究介质从固体系统扩展到原子气系统，研究了原子相干效应对荧光光谱的影响，分析了荧光峰的位置、高度和强度与激光场参数的关系，利用闭合环路系统中的量子干涉，实现了位相敏感的相干粒子数捕获和全光开关。这些研究工作发展了光信息相干调控的方法，在未来的应用中有重要的意义。