多能级光子回波及其量子控制

瞬态相干光谱学主要包括各种不同类型的光子回波，它是研究物质退相干的重要手段。与频域激光光谱学不同，瞬态相干光谱学是从时间领域来研究物质的光谱特性。目前人们研究的光子回波大都对应于四波混频，本项目将提出一种新型的光子回波，即多能级光子回波，它是与位相共额多波混频相对应的瞬态相干光谱学。由于位相共额多波混频是我们组在国际上首次提出的一种频域光谱学[Phys. Rev. Lett. 97, 193904 (2006)]，因此，发展与之对应的时域光谱学是一项有意义的原创性工作。具体而言，多能级回波是一种高阶光子回波，它能研究高阶原子相干的退相干效应。此外，对光子回波进行量子控制也是一个前人几乎没有涉及的领域，本项目提出将电磁感应透明的概念应用于光子回波中，以便对回波进行量子控制，这也是一项原创性工作，在光信息领域有着广泛的应用前景。总之，本项目将为瞬态相干光谱学开拓一个崭新的研究领域。

近年来，利用电磁感应透明效应(EIT)提高多波混频信号的强度引起了人们的关注，它是抑制强吸收、增强信号强度的有效手段。本项目的工作主要是将原子中的相位共轭非简并六波混频与电磁感应透明相结合。理论上研究了基于电磁感应透明的非简并多波混频光谱性质，发现存在着不同速度原子非线性极化子之间的极化干涉.与量子干涉不同，这是一种宏观领域的干涉效应。在此基础上提出一种新型的可用于测量原子偶极跃迁矩阵元的消多普勒Autler-Townes（AT）谱。实验上进行了铷原子蒸汽中的受激拉曼光谱学，提出EIT来源于Raman增益对线性吸收的补偿。此理论澄清了EIT与AT效应之间的关系。此外，还研究了多普勒效应对EIT的影响，发现EIT中的透明窗口是一种宏观效应。