四能级系统的极化拍频 - 西安交通大学三T空间.PDF

第 19 卷　第 4 期 光　 学 　学 　报 V ol. 19, N o. 4 1999 年 4 月 A CTA O PT ICA S IN ICA A p ril, 1999 四能级系统的极化拍频 张彦鹏　唐天同 (西安交通大学电信学院光电子与物理电子工程系, 西安 710049) 傅盘铭 ( 中国科学院物理研究所, 北京 100081) 摘　要　利用双光子与双光子过程间的干涉研究了四能级系统的超快调制光谱学( ) , 同时论 UM S 证了用四能级系统的超快调制光谱学测量能级差可以达到消除多普勒增宽的可能性。 关键词　双光子吸收, 　时间延迟, 　四波混频。 1　引　　言 [ 1 ] D eBeer 在国际上首次提出了超快调制光谱学 , 最近傅盘铭提出的相位共轭超快调制光 谱学(PCUM S) 是一种同时具有时间领域和频率领域优点的可消除多普勒增宽的高分辨率光 谱学[ 2～ 4 ] , 傅等人从理论上研究了准二能级系统和级联三能级系统, 并且在实验上分别完成 了单光子与单光子的拍频和单光子与双光子的拍频。本文讨论四能级系统的超快调制光谱 学, 它是一个起源于两个双光子相干过程的极化拍频现象。 2　理　　论 考虑一个由基态 0 〉、中间态 1〉和激发态 2 〉、 3 〉构成的四能级系统, 如图 1 所示, 光 束的几何配置如图 2 所示, 光束 2、3 中包含两种频率 、 , 光束 1 的频率为 , 让激光频 2 3 1 率 、 、 分别趋近于 0 〉到 1〉、1〉到 2 〉、1〉到 3 〉的跃迁频率 、 、 。首先, 让 1 2 3 1 2 3 光束 1、2 发生 + 双光子过程, 光束 3 ( ) 探测后, 可产生频率为 的非简并四波混频 1 2 2 1 ( ) 信号; 同样, 让光束 1, 2 发生 + 的双光子过程, 光束 3 ( ) 探测后, 也可产 ND FWM 1 3 3 生频率为 的非简并四波混频信号, 光束 4 中的两个双光子非简并四波混频信号在探测器上 1 形成拍频信号。 . 1 . 2 F ig Energy level diagram F ig Geom etric descrip tion 　　收稿日期: