电磁感应透明的物理新诠释及其相关的相干光谱研究

Electromagnetically induced transparency (EIT) is an important research topic in quantum optics domain. So far people have done much studies of it from different aspects, but generally based on the viewpoint of quantum interference to explain the physics of EIT. In the past year, we propose an alternative interpretation of EIT based on stimulated Raman spectroscopy experimentally and theoretically, which gives a very clear picture of EIT. With the new viewpoint, we can explain some related phenomena which can’t be explained well before. This project is aimed at improving and developing our work of the new viewpoint, and studding its related nonlinear coherent spectroscopy. In all, the project has innovativeness and feasibility, and will play a role in some important application research.

电磁感应透明（EIT）是量子光学领域一个重要的研究课题。由于其具有诸多方面的应用，目前人们已对这一研究课题从不同层次、不同角度作了一系列深入的研究；但人们普遍基于“量子干涉”诠释EIT发生的机制。本人攻读博士期间通过理论与实验相结合的方式，首次提出从受激Raman光谱学的角度来理解EIT效应的新观点，给出了EIT非常清晰的物理图象。基于新观点，我们可以解释前人研究中尚不能被很好解释的与EIT相关的现象。本项目在新观点初步被证实的基础上做进一步研究，完善我们的理论框架和实验印证的同时，旨在探索与之相关的非线性激光相干光谱的形成机制。总之，本项目具有创新性和可行性，并且将在量子光信息存储等一些与EIT相关的重要应用研究方面具有非常好的潜在价值。

电磁感应透明（EIT）现象自被发现以来，由于其特殊的介质吸收和色散性质而带来的诸多重要应用，引起了人们广泛的关注。但是，人们通常用来解释其物理机制的“量子干涉”观点，对于一些相关的物理现象并不能得到很好的解释；而且EIT同一个与之相似的物理现象-- Autler-Townes（AT）分裂，在耦合光较弱时，并不能很好的区别开来。本人通过理论与实验相结合的方式，首次提出从受激Raman光谱学的角度来理解EIT效应的新观点，给出了Λ-型EIT非常清晰的物理图象。基于新观点，我们可以解释前人研究中尚不能被很好解释的与EIT相关的现象。.我们又进一步研究了在多普勒增宽阶梯型三能级系统中的EIT，发现了可以将贡献于EIT共振谱的介质极化率分解成线性和非线性两个部分，EIT共振谱主要反映的是非线性极化率的特征。并且，与均匀增宽系统不同，在多普勒增宽系统中：EIT共振主要反映的是宏观效应的特点；极化干涉在决定EIT共振谱线中起关键性作用。然后，我们还研究了在此系统中，EIT与Autler–Townes（AT）分裂两者之间的关系。相比于荧光激发AT分裂：探测光吸收AT分裂包括测量了耦合光通过诱导双光子相干受激辐射光子的增益过程。因此，在多普勒增宽系统中，若研究探测光经过介质被吸收时是发生EIT还是AT分裂，实际上是同一种物理现象在不同参数范畴下宏观极化干涉的不同表现而已。.近期的实验断断续续（客观原因）测量了大量数据，还没完成所有的整理，但目前从实验已经能得到：在Λ-型三能级蒸气系统中，非简并四波混频信号的强烈增强是来自于共振受激拉曼增益，而非量子干涉诱导介质吸收的相消干涉，因为量子干涉是单个原子的特性。无论是四波混频信号峰的线宽压窄还是强光下的峰分裂，其原因均来自于不同光强参数下的拉曼增益与拉曼损耗之间的极化干涉。.本项目在新观点初步被证实的基础上做进一步研究，完善我们的理论框架和实验印证的同时，探索了与之相关的非线性光谱的形成机制。本项目将在量子光信息存储等一些与EIT相关的重要应用研究方面具有非常好潜在价值。