周期量级超短脉冲激光与原子弱耦合作用的量子相干控制研究

该项目开展周期量级超短脉冲激光与原子在弱光参数区域耦合作用的量子相干控制研究。它旨在建立和发展非缓变包络近似和非旋波近似条件下低强度周期量级超短脉冲激光与不同构型的多能级原子系统（包括考虑近耦极-耦极相互作用导致的洛仑兹局域修正项的稠密原子系综）相互作用的有效理论和严格数值计算方法；研究周期量级超短脉冲激光操控载波Rabi振荡、孤子脉冲产生等非线性光学效应；探讨相关超快瞬态量子相干效应及量子态的超快操控；探索和揭示弱耦合条件下超短脉冲激光控制原子系统中超快动力学过程的新现象和新机制。这种研究将开辟超短脉冲激光相关全新的探测和应用领域，有助于促进超短脉冲和原子系综中弱光相干非线性光学的交叉融合，对光信息的存储和提取、量子态的相干操纵、高精度非线性光谱学和量子信息学等高新技术的研发具有重要意义。

周期量级超短激光脉冲与物质相互作用是国际上近年来兴起的激光物理学前沿课题。本项目主要研究周期量级超短脉冲激光与原子或类原子系统在弱光参数区域相互作用的量子相干控制。基于光与物质相互作用的半经典理论，用麦克斯韦方程描述电场，用密度矩阵方程描述介质。在开展本项目研究中，我们利用有限时域差分法和预估校正法，求解了不包含旋波近似和慢变包络近似的麦克斯韦-布洛赫方程。为进一步的研究弱光参数区域周期量级超短脉冲激光的量子相干控制及动力学问题打好了基础。此外，我们将相关模型和数值计算方法拓展到了半导体微纳结构与脉冲激光的相互作用，研究了弱光参数区域周期量级超短脉冲激光相干调控粒子布居、载波Rabi振荡、孤子脉冲产生相关问题。我们将原有计划中的周期量级超短脉冲激光与原子相互作用的量子相干控制研究拓展至半导体微纳结构，也是充分结合了国际上相关领域的研究发展动态的结果。三年来，经过参加项目研究的全体成员的共同努力，取得了一系列具有创新性的研究成果，圆满完成了研究计划任务和预期目标。三年来，共完成论文16 篇，截止目前在国内外重要学术刊物上发表SCI论文13篇。