第七章 电磁感应透明

相干原子介质中非线性效应与量子效应的研究【摘要】：光与原子相互作用是物理学的一个重要研究领域。

利用相干光场与多能级原子作用过程中的量子干预效应，可以显著地改变原子介质的光学特性，产生许多有趣且重要的现象。

作为其中的典型代表，电磁感应透明(EIT)效应受到了人们的普遍重视，并且得到了广泛的研究。

本文回忆了EIT效应研究的开展过程，以及利用EIT介质色散增强，吸收减弱，高非线性折射率的特性，在非线性效应和量子效应方面开展的一系列研究工作。

主要介绍了我们利用EIT介质进展的光脉冲减速，光量子存储与双通道释放，可控光致旋光效应，冷原子中的多暗态现象，冷原子磁精细能级的态制备，以及原子磁精细能级布居情况的全光学测量等实验与理论工作。

完成的工作主要包括以下几个方面：1)设计制作了共焦F-P腔反应半导体激光器和光栅反应半导体激光器。

进展光与原子相互作用研究需要高质量的光源。

我们根据不同实验对光源的不同要求，设计制作了波长对应于Rb原子D1线和D2线的共焦F-P腔反应半导体激光器和光栅反应半导体激光器。

通过共焦F-P腔反应，半导体激光器线宽由自由运转时的10MHz压窄到45KHz；采用电流同步扫描技术，频率连续扫描X围可以到达3.4GHz。

这种激光器主要应用在对激光线宽要求较高的实验中。

采用Littrow式光栅反应，将激光器线宽压窄到4MHz左右；采用电流同步扫描技术，频率连续扫描X围可以到达9GHz。

这种激光器主要应用在对激光线宽要求不高，但需要大X围频率连续调谐的实验中。

2)电磁感应透明及其与实验参量的关系。

以A型三能级原子系统为例，用半经典理论给出了EIT效应的理论模型，分析了EIT 介质的吸收和色散特性。

用自制的不同线宽半导体激光器以及不同的Rb原子气室(普通Rb泡以及充缓冲气体Rb泡)，实验研究了EIT窗口宽度与各个实验参量间的关系。

实验证明在耦合光较弱情况下，EIT 窗口宽度与耦合光拉比频率成正比；减小耦合光和探针光的激光线宽可以压窄EIT窗口的宽度；只有当耦合光与探针光的线宽与原子基态间无辐射跃迁速率γ31可比较时，充缓冲气体对EIT窗口的压窄效果才能表达出来。

摘! 要! ! 电磁感应透明技术不仅能够改变物质对光场的响应， 而且能够调控光场本身的性质- 文章介绍了电磁感 应透明效应的基本原理， 电磁感应透明现象在各种固体介质中的实现， 比较了这些固体介质的特性， 并讨论了由电磁 感应透明现象所产生的各种效应及其应用关键词! ! 电磁感应透明， 相干， 稀土元素， 固体
・ "!!・
图 2- 介质线性极化率 # 作为探测光失谐量 " 的函数& 其中 $2. 为态’2 〉 （ 引自文献 ［9］ ） /态’. 〉的衰减率
2- 气体介质中的电磁感应透明效应
早期的电磁感应透明效应实验都是在气体中开 展的， 因为原子气体的相干失相速率较小， 拉曼跃迁 线宽一般比固体的非均匀展宽小很多& :*;;)< 小组 于 .//. 年在锶原子蒸汽中最早实现电磁感应透明
前沿进展
固体介质中的电磁感应透明效应及其应用 !
$， 5 $ $ $ $ $ 涂燕飞4 ! ! 张国权4 ， ! ! 陈! 聪4 ， ! ! 高 ! 峰4 ， ! ! 薄! 方4 ， ! ! 刘建彬4 ， ! ! 许京军4 ， （ 4! 南开大学物理科学学院光子学中心! 天津! "%%%&4 ） （ $! 南开大学弱光非线性光子学教育部重点实验室! 天津! "%%6’& ）
的各 种 光 学 效 应 及 应 用 如 光 速 调 控 存储
［ 5］
［ &］
、 频率转
［ $］ ［ 4］ 换 、 四波混频 、 巨克尔效应以及光子量子态紫外和红外区通 常都是透明的， 并且具有相对高的光损伤阈值- 但是 对于实际应用来说， 固体比气体具有明显的优势， 下 面我们介绍电磁感应透明效应在固体介质中的实现 和相关的应用-

二、电磁感应的产生条件 1.磁通量:穿过某一面积的磁感线条数叫作穿过该面积的磁通量. 2.磁通量公式:Φ=BS,其适用条件:①匀强磁场;②B 与 S 垂直. 3.磁通量单位:韦伯,简称韦,1 W b=1 T· m 2. 4.产生感应电流的条件:①闭合电路;②磁通量发生变化.
一、磁通量
活动与探究
引起磁通量变化的因素有哪些?
位置磁通量最大,若线框以 ab边为轴转动,则磁通量变小,故 C 对;若线框
以导线为轴转动,在任何情况下磁感线与线框所在平面均垂直,磁通量
不变,故 D 错.所以本题正确选项为 B 、C . 答案:B C
.
[思路点拨]本题关键是解决 Φ=BS 中的 S 和 B 必须垂直.
解析:线圈平面 abcd与磁感应强度 B方向不垂直,不能直接用 Φ=BS 计算,处理时可以用不同的方法.
方法一:把 S 投影到与 B 垂直的方向即水平方向,如图中 a'b'cd,S⊥=Scos θ,
故 Φ=BS⊥=BScosθ. 方法二:把 B 分解为平行于线圈平面的分量 B∥和垂直于线圈平面 的分量 B⊥,显然 B∥不穿过线圈,且 B⊥=Bcosθ,故 Φ=B⊥S=BScosθ. 答案:BScos θ
么没能探测到这种效应?
答案:安培在实验中利用多匝通电线圈来获得磁场,而线圈内悬挂
一闭合线圈,在多匝线圈通入恒定电流情况下,产生稳定的磁场,这样闭 合线圈内磁通量不变,所以根本没有产生感应电流,所以磁铁也就不能
使悬挂的可动线圈转动起来.
迁移与应用
例2
如图所示,竖直放置的长直导线通有图示方向的恒定电流 I,有一闭 合矩形金属线框 abcd 与导线在同一平面内,在下列情况中,能在线框中
二、产生感应电流的条件 活动与探究

2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
科研热词 推荐指数 晶体结构 8 对羟基苯乙酸 3 白光led 2 la(ⅲ)配合物 2 dna 2 静电纺丝 1 镁掺杂周期极化铌酸锂晶体 1 铜(ⅱ)配合物 1 钇铝石榴石 1 金属配体 1 配合物i 1 连续激光输出 1 质粒dna 1 荧光粉 1 荧光性质 1 荧光光谱 1 芴 1 纳米纤维 1 稀土配合物 1 碳纳米管 1 硅氮基化合物 1 直接甲醇燃料电池 1 电催化 1 生物活性 1 温度调谐 1 水杨醛缩甘二肽席夫碱 1 氢键 1 杂三核 1 晶体生长 1 小牛胸腺dna 1 吡蚜酮 1 合成 1 双核铜(ⅱ)配合物 1 内腔单共振 1 光谱性质 1 光学性能 1 光学参量振荡器 1 光参量振荡器 1 交联 1 中红外激光 1 丝素蛋白 1 三氧化钨 1 zn(ⅱ) 1 tungsten trioxide 1 kta晶体 1 genipin 1 electro-catalysis 1 direct methanol fuel cell 1 cd(ⅱ)配合物 1 carbon nanotube 1 4'-联吡啶 1 4 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 16 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
科研热词 钴配合物 葡萄糖 纳米棒 磁致伸缩 硼酸铝 生长机理 熔体快淬 晶体结构 富ga原子团簇 合成 各向异性 fe_(85)ga_(15)合金 2'-(2-噻吩亚甲基)-2-羟基苯甲酰腙