奇阶波混频的Autler-Townes分裂和增强效应研究

通过电磁诱导透明（EIT）实现奇阶波混频之间的相互影响和相互作用。研究不同阶的奇阶波混频过程在多能级原子系统里的同时产生和共存，以及基于EIT的多能级原子系统高效率的奇阶波混频之间存在的相互竞争、相互干涉；研究四波混频(FWM)、六波混频(SWM)和八波混频(EWM)等奇阶波混频过程的多级自缀饰和外缀饰Autler-Townes(AT)分裂；研究多能级原子系统中奇阶波混频信号抑制与增强，共存的FWM、SWM、EWM信号之间相互缀饰作用以及奇阶波混频过程随入射激光偏振状态、频率及强度变化的规律；同时研究入射激光场的频率、相位、强度以及偏振状态对系统明暗态及奇阶波混频抑制与增强的开关转换机制。开展此项目的研究可使我们掌握如何控制和优化多能级原子系统里的高阶非线性光学过程，帮助我们优化和控制理想的非线性光电子器件，从而在新型光电开关器件和多通道量子信息处理等前沿领域创造出具有自己特色的新成果。

量子调控已经成为国内外热点前沿课题。借助于电磁诱导透明(EIT)和电磁诱导光栅(EIG)可对奇阶波混频(OOWM)过程进行多参量量子调控。相应的研究能够帮助我们优化非线性光学信号，从而在实现光二极管、光放大器等光学器件，多通道光通信以及量子信息处理等方面获得相应的应用价值。在本项目的资助下，项目负责人在通过EIT和EIG对原子介质中的OOWM过程进行量子调控方面取得了较多原创性的成果。. 首先，我们通过激光偏振态实现对OOWM过程的有效调控。通过改变入射激光束的偏振状态来选择Zeeman能级中不同的跃迁通道，从而会对缀饰抑制与增强的结果产生很大影响。相应结果已在六波混频抑制与增强以及Autler-Townes分裂的偏振特性研究中得到证实。其次，我们实现了利用EIT调控OOWM和超窄荧光。通过在系统中创造EIT条件，我们可以同时获得高效的OOWM过程和荧光信号，并且，二者均可被有选择性的抑制或增强。特别地，我们实验上获得了10MHz超窄线宽的荧光信号，其具有更高的相干性和单色性。通过对比研究我们还发现，OOWM及荧光抑制坑与EIT相对应，满足相同的抑制条件；荧光峰与电磁诱导吸收(EIA)相对应，满足相同的缀饰条件。第三，我们发现了一种新的调控OOWM和荧光过程的有效措施-相位因子。通过改变相位因子，可以实现EIT与EIA以及OOWM抑制与增强之间的转换，从而实现系统的明暗态转换。在我们的理论模型里，通过在缀饰项上引入一个与耦合光偏转角有关的相位因子可以很好地解释该转换现象。第四，基于EIT媒质，我们实验上实现了由驻波场驱动的光可控光子带隙(PBG)结构，进而研究了在缀饰场的频率、功率及相对相位等参量调控下，探测场透射信号、四波混频带隙信号、荧光信号的抑制增强现象。我们还在理论上研究了静态和动态PBG结构。. 本项目共在SCI源刊上发表论文16篇，其中，项目负责人以第一作者或通信作者发表10篇，并且一篇发表在Nature出版集团刊物Scientific Reports上。2012年项目负责人以第五完成人获教育部自然科学奖二等奖。