Động học lan truyền xung và chuyển mạch toàn quang trong môi trường nguyên tử ba mức bậc thang dưới ảnh hưởng của độ kết hợp được tạo bởi sự phát xạ tự phát
247 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.78.2022.151-158Từ khóa:
Trong suốt cảm ứng điện từ; Độ kết hợp được tạo bởi sự phát xạ tự phát; Ba mức bậc thang; Bơm không kết hợp; Lan truyền xung; Chuyển mạch toàn quang.Tóm tắt
Chúng tôi nghiên cứu hành vi động học của quá trình lan truyền xung và chuyển mạch toàn quang thông qua độ kết hợp được tạo bởi sự phát xạ tự phát (SGC) trong hệ nguyên tử ba mức cấu hình bậc thang được điều khiển bởi trường laser liên kết dưới sự hiện diện của bơm không kết hợp. Các kết quả cho thấy, SGC gây ra sự biến điệu ở sườn trước của hàm bao xung. Những biến điệu này tăng đồng thời với sự tăng của SGC và khoảng cách lan truyền. Hơn nữa, kết quả cũng chỉ ra rằng trường dò là sóng liên tục được chuyển tới chế độ BẬT hoặc TẮT bằng cách điều biến trường liên kết theo chu kỳ. Độ kết hợp được tạo bởi sự phát xạ tự phát có ảnh hưởng mạnh đến hiệu suất và hình dạng xung chuyển mạch. Mô hình đề xuất có thể có các ứng dụng trong thiết kế chuyển mạch quang và thiết bị khuếch đại quang trong truyền thông tin quang.
Tài liệu tham khảo
[1]. A. Imamoǧlu and S. E. Harris, “Lasers without inversion: interference of dressed lifetime broadened states”, Opt. Lett. 14 (1989) 1344-1346
[2]. K.J. Boller, A. Imamoglu, S.E. Harris, “Observation of electromagnetically induced transparency”, Phys. Rev. Lett. 66 (1991) 2593.
[3]. S.E. Harris, “Electromagnetically induced transparency”, Phys. Today 50 (1997) 36.
[4]. M. Fleischhauer, A. Imamoglu, J.P. Marangos, “Electromagnetically induced transparency: optics in coherent media”, Rev. Mod. Phys. 77 (2005) 633.
[5]. Schmidt H and Imamoglu A, “Giant Kerr nonlinearities obtained by electromagnetically induced transparency”, Opt. Lett. 21 (1996) 1936–8
[6]. Shiau B-W, Wu M-C, Lin C-C and Chen Y-C, “Low-Light-Level Cross-Phase Modulation with Double Slow Light Pulses”, Phys. Rev. Lett. 106 (2011) 193006
[7]. Venkataraman V, Saha K and Gaeta A L, “Phase modulation at the few-photon level for weak-nonlinearity-based quantum computing”, Nat. Photon. 7 (2013) 138–41.
[8]. Harris S E, Hau L V, “Nonlinear Optics at Low Light Levels”, Phys. Rev. Lett. 82 (1999) 4611
[9]. L.V. Hau, S.E. Harris, Z. Dutton, C.H. Bejroozi, “Light speed reduction to 17 meters per second in an ultracold atomic gas”, Nature 397 (1999) 594.
[10]. T. D. Thanh, N. T. Anh, N. T. T. Hien, H. M. Dong, N. X. Hao, D. X. Khoa, N. H. Bang, “Subluminal and superluminal light pulse propagation under an external magnetic field in a vee-type three-level atomic medium”, Photonics Lett. Pol, 13 (1), 4-6 (2021).
[11]. Jiteng Sheng, Xihua Yang, Haibin Wu, and Min Xiao, “Modified self-Kerr-nonlinearity in a four-level N-type atomic system”, Phys. Rev. A 84 (2011) 053820
[12]. Khoa D X, Doai L V, Son D H and Bang N H, “Enhancement of self-Kerr nonlinearity via electromagnetically induced transparency in a five-level cascade system: an analytical approach”, J. Opt. Soc. Am. B. 31 (2014) 1330
[13]. H.M. Dong, N.T. Anh, and T.D. Thanh, “Controllable Kerr nonlinearity in a degenerate V-type inhomogeneously broadening atomic medium aided by a magnetic field”, Opt Quant Electron. 54(4) (2022) 225.
[14]. H. R. Hamedi, Ali Hamrah Gharamaleki, and Mostafa Sahrai, “Colossal Kerr nonlinearity based on electromagnetically induced transparency in a five-level double-ladder atomic system”, Applied Optics 22 (2016) 5892
[15]. Yang Chen, Zhengyang Bai, and Guoxiang Huang, “Ultraslow optical solitons and their storage and retrieval in an ultracold ladder-type atomic system”, Phys. Rev. A 89 (2014) 023835
[16]. H. M. Dong, L. V. Doai, V. N. Sau, D. X. Khoa and N. H. Bang, “Propagation of laser pulse in a three-level cascade atomic medium under conditions of electromagnetically induced transparency”, Photonics Letter Poland, 3 (2016) 73-75
[17]. D. X. Khoa, H. M. Dong, L. V. Doai and N. H. Bang, “Propagation of laser pulse in a three-level cascade inhomogeneously broadened medium under electromagnetically induced transparency conditions”, Optik (2017) 131 497.
[18]. H.M. Dong, L.T.Y. Nga, D. X. Khoa, and N. H. Bang, “Controllable ultraslow optical solitons in a degenerated two-level atomic medium under EIT assisted by a magnetic field”. Scientific Reports. 10 (1), 15298 (2020).
[19]. Schmidt H, Ram R J, “All-optical wavelength converter and switch based on electromagnetically induced transparency”, Appl. Phys. Lett. 76 (2000) 3173.
[20]. Fountoulakis A, Terzis A F, Paspalakis E, “All-optical modulation based on electromagnetically induced transparency”, Phys. Lett. A 374 (2010) 3354.
[21]. Jafarzadeh H, “All-optical switching in an open V-type atomic system”, Laser Phys. 27 (2017).
[22]. L. T. M. Phuong, D. X. Khoa, N. H. Bang, T. D. Thanh, N. T. Anh, N. T. T Hien, H. M. Dong, “Optical bistability in a degenerate two-level EIT medium under the influence of an external magnetic field: an analytical approach”, Dalat University Journal of Science, 11(4), (2021) 13–24.
[23]. H. M. Dong, L. T. Y. Nga, N. H. Bang, “Optical switching and bistability in a degenerated two-level atomic medium under an external magnetic field”, Appl. Opt. 58(16), (2019) 4192-1499.
[24]. Harris S E and Yamamoto Y, “Photon Switching by Quantum Interference”, Phys. Rev. Lett. 81 (1998) 3611
[25]. Yan M, Rickey E G, Zhu Y, “Observation of absorptive photon switching by quantum interference”, Phys. Rev. A 64 (2001) 041801(R).
[26]. Ham B S, “Nonlinear Optics of Atoms and Electromagnetically Induced Transparency: Dark resonance based optical switching”, J. Mod. Opt. 49 (2002) 2477.
[27]. Chen Y F, Tsai Z H, Liu Y C, Yu I A, “Low-light-level photon switching by quantum interference”, Opt. Lett. 30 (2005) 3207.
[28]. N.T. Anh, T.D. Thanh, N.H. Bang, H.M. Dong, “Microwave assisted all-optical switching in a four-level atomic system”, Pramana - J. Phys. 95, (2021) 37.
[29]. D. X. Khoa, N.V. Ai, H.M. Dong, L.V. Doai, and N..H. Bang, “All-optical switching in a medium of a four-level vee-cascade atomic medium”, Opt. Quant. Electron. 54 (3), (2022) 164.
[30]. Li J, Yu R, Si L and Yang X-X (2010), “Propagation of twin light pulses under magneto-optical switching operations in a four-level inverted-Y atomic medium”, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 43.
[31]. H R Hamedi, “Optical switching, bistability and pulse propagation in fve-level quantum schemes”, Laser Phys. 27, 066002 (2017).
[32]. Kumar P, Dasgupta S, “Optical switching and bistability in a four-level atomic systems”, Phys. Rev. A 94 (2016) 023851.
[33]. Javanainen J, “Effect of State Superpositions Created by Spontaneous Emission on Laser-Driven Transitions”, Europhys. Lett. 17 (1992)407
[34]. Xia H R, Ye C Y and Zhu S Y, “Experimental Observation of Spontaneous Emission Cancellation”, Phys. Rev. Lett. 77 (1996) 1032.
[35]. Ma H M, Gong S Q, Liu C P, Sun Z R, Xu Z Z, “Effects of spontaneous emission-induced coherence on population inversion in a ladder-type atomic system”, Opt. Comm. 223 (2003) 97.
[36]. Sahrai M, “The effect of the spontaneously generated coherence on the dynamical behaviors of the dispersion and the absorption”, Eur. Phys. J. Special Topics 160 (2008) 383.
[37]. Ma H M, Gong S Q, Sun Z R, Li R-X and Xu Z-Z, “Effects of spontaneously induced coherence on absorption of a ladder-type atom”, Chin. Phys. 11 (2006) 2588.
[38]. Bai Y, Guo H, Han D, Sun H, “Effects of spontaneously generated coherence on the group velocity in a V system”, Phys. Lett. A 340 (2005) 342.
[39]. Bai Y, Liu T, Yu X, “Giant Kerr nonlinearity in an open V-type system with spontaneously generated coherence”, Optik 124 (2012) 613.
[40]. Cheng D-c, Liu C-p, Gong S-q, “Optical bistability and multistability via the effect of spontaneously generated coherence in a three-level ladder-type atomic system”, Phys. Lett. A 332 (2004) 244.
[41]. Li A, Ma H, Tan X, Yang Y, Tong D, Fan X, “Phase control of probe response in an open ladder type system with spontaneously generated coherence”, Opt. Comm. 280 (2007) 397.
[42]. Fan X J, Li A Y, Bu F G, Qiao H X, Du J, Xu Z-Z, “Phase-dependent properties for absorption and dispersion in a closed equispaced three-level ladder system”, Optik 119 (2008) 540.
[43]. Hoonsoo Kang, Gessler Hernandez, Jiepeng Zhang, and Yifu Zhu, “Phase-controlled light switching at low light levels”, Phys. Rev. A 73 (2006) 011802(R).
[44]. H. M. Dong, L.V. Doai, and N. H. Bang, “Pulse propagation in an atomic medium under spontaneously generated coherence, incoherent pumping, and relative laser phase”, Opt. Commun. 426, (2018) 553.
[45]. H. M. Dong, and N. H. Bang, “Controllable optical switching in a closed-loop three-level lambda system”, Phy. Scr. 94, (2019) 115510.
[46]. H. M. Dong, N. H. Bang, D. X. Khoa and L.V. Doai, “All-optical switching via spontaneously generated coherence, relative phase and incoherent pumping in a V-type three-level system", Opt. Commun. 507 (2022) 127731.
[47]. D. Steck, 87Rb D line data, https://steck.us/alkalidata/