PDF《！＂晶体中 ！ 型四能级系统 的量子相干左手性 ！》

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(# 晶体中 ! 型四能级系统 的量子相干左手性! 刘春旭!) 张继森!) 刘俊业!) 金光#) !) (中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室, 长春 !$%%$$) #) (中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 !$%%$$) (#%%&

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年!月!$ 日收到修改稿) 用相干量子干涉和电磁感应透明 012*,3+0))4 3256+*5 ,-02780-*2+4, (9:)效应在 (-$ ;

: $ 晶体中计算得 到了 :?.

//*2, @025*) 和A07,*) 对原子气提出的!型四能级系统的负折射率B计算结果得到的负折射率对应的频带 宽度约为 ! @CD, 比先前报道的 !%$ CD 量级要宽得多B 通常而言对应于折射E吸收比 F* [!] E)/ [!] !, 而计算所 得结果是 F* [!] E)/ [!] 为GHI, 表明吸收被 (9: 效应很好地抑制B 9/ [ !] 出现的负值可能与 (-$ ;

的G !$E# # G !JE# 跃 迁的受激发射有关B由此可知, 稀土离子掺杂材料具有丰富的能级和各种不同的电磁跃迁, 也是电磁感应负折射率 材料中出色的应用材料的候选者B 关键词:稀土掺杂晶体,量子干涉,电磁感应透明,负折射率材料 )&

**:KI$%A,G#!%L,G##JA !国家自然科学基金 (批准号: I%$%&

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, !%KKG!G#) 资助的课题B (M/03): +N)36O +3./8B 0+B +2 !H 引言现有的材料通常具有正的介电常数! 和磁导 率 , 其折射率可以简单地写为 ! P ! $ B !'

IK 年, Q*7*)01. [!] 首先从 @0NR*)) 方程推导出存在!和 同 时具有负值的情况, 从而存在负折射率 ! P S ! $ 的材料 (T*10,3U* -*V-0+,3U* 325*N /0,*-30), T9@) 的可 能B在这种介质里波矢 !, 电场 和磁场 # 形成左 手系, 所以又称左手材料 ()*V,M?025*5 /0,*-3), WC@) B 自然界不存在!和 同时为负的天然材料, 但其奇 异的性质和潜在的用途, 特别是在完美透镜 (8*-V*+, )*27) 和光遮蔽 (即光隐身 (.8,3+0) +).0X321) [#] ) 方面潜 在的应用前景, 使得人们对这一领域越来越多地 关注B 有一类负折射率材料是基于经典电磁理论构造 的具 有明显空间周期性的人造复合超常材料(/*,0/0,*-30)) [$, G] 、 光子晶体 [J] 和手性材料 [I] B 特别 是最近报道的具有类渔网结构的可见光下负折射率 材料 [K] , 无疑是 T9@ 在走向实际应用的道路上迈出 的一大步B然而, 小于波长的微结构阵列的加工操作 目前仍是一个挑战;

而且要得到在光频下的磁响应 材料也是非常困难的B 获得 T9@ 的另一种方式基于 量子光学的多能级跃迁间量子干涉和相干B #%%G 年>

X,*) 和Y?*2 [&

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] 各自提出用相干原子气实现量子相 干的左手材料B :?.//*2 和@025*) [!%] 以及 A07,*) [I] 提 出了利用 (9: 抑制介质损耗B 而最有希望实用的是 用量子干涉原子气四能级模型来产生左手材料B 本文在 (-$ ;

: $ 晶体中根据 !型四能级模 型用 (9: 下的量子相干实现固态 T9@B 与原子气介 质相比, 固态 T9@ 介质有以下明显的优点: 有高密 度分子或离子;

体积小、 结构紧凑;

无原子扩散 (这对 光存储特别重要) ;

制备简单和使用方便B 在固态介 质中, 非常宽的光学线形和快速相干衰减使得相干 的实现有一定的困难B结果表明, 与产生负折射率对 应的频带宽度为约 ! @CDB 这比以前的报道的约 %H# @CD [!%, !!] 和!XCD [I] 宽得多B 吸收和损耗是实现 和使用负折射率材料的最大障碍B 通常对应于折射E 吸收比的 F* [!] E9/ [!] !B 这里得到的结果是 F* [!] E9/ [!] P GHI, 表明吸收被 (9: 效应 [!#] 过程 第J&