Extension of the concept of lasing-without-inversion to nonlinear optical processes

将无反转激光概念扩展到非线性光学过程

基本信息

  • 批准号:
    04452055
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.35万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1992
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1992 至 1994
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project aims to exploit a new method in nonlinear optical frequecy mixing processes, by extending an idea of "lasing without population inversion". The key idea is to strongly couple the upper two states in a three level system, leading to two dressed states which are decaying to an identical continuum. Using such dressed state system, optical responses of the atomic medium can obtain much more freedom than that for bare atomic system. We use the atomic hydrogen as a test medium, and have investigated the sumfrequency generation process, generating coherent 103 nm radiation.In this project, we have shown that strong coupling at the 3p-2s transition creates destructive interference to reduce the linear susceptibility at the resonant3p*Is transition. Simultaneously, two-photon coupling of the 2s and 1s states produces constructive interference to resonantly enhance the nonlinear susceptibility for sum-frequency generation at the 3p*1s (Lyman-beta) transition.Experimental results clearly demonstrate the theoretical predictions.When the Rabi frequency for the 3p-2s coupling exceeds the Doppler tail of the medium, the photoion signals on resonance are suppressed significantly because of induced transparency.The generated Lyman-beta radiation grows rapidly by a factor of 250 at an atom density of 10^<15> cm^<-3> and interaction length of 3.5 cm, resulting in a conversion efficiency of 2x10^<-4>.It has also shown that, when the coupling frequency is detuned from the resonance, the refractive index of the medium can be controlled to satisfy the phase-matching condition for sum-frequency generation.
该项目旨在通过扩展“没有种群反转的激光”的想法来利用非线性光学频率混合过程中的新方法。关键的想法是在三层系统中强烈将上两个状态融入上两个状态,从而导致两个穿着的状态腐烂到相同的连续体。使用这种着装状态系统,原子培养基的光学响应比裸露原子系统可以获得更多的自由。我们将原子氢用作测试介质,并研究了SumFreChency的生成过程,产生了连贯的103 nm辐射。在这个项目中,我们已经表明,在3p-2s过渡时进行强耦合会产生破坏性干扰,以降低在降低线性敏感的情况下,以降低线性敏感resonant3p*是过渡。同时,2s和1态的两光子耦合产生建设性干扰,以共同增强3p*1s(Lyman-Beta)过渡的总和频率产生的非线性敏感性。对于3p-2s耦合超过了介质的多普勒尾巴,由于透明度诱导的透明度,共振上的光子信号被大大抑制。产生的Lyman-Beta辐射在原子密度为10^<15>的原子密度下迅速增长250倍。 CM^<-3>和3.5 cm的相互作用长度,导致2x10^<-4>的转换效率。它还表明,当耦合频率从谐振中脱离时,介质的折射率可能会为受控以满足总和生成的相匹配条件。

项目成果

期刊论文数量(72)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
G.Z.Zhang: "Scanning geometry for broadly tunable single-mode pulsed dye lasers" Optics Letters. 17. 997-999 (1992)
G.Z.Zhang:“广泛可调单模脉冲染料激光器的扫描几何结构”光学快报。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
B.P.Stoicheff, K.Hakuta, and L.Marmet: ""Coherent Emission at Lyman-a with Reduced Absorption" The 18th International Quantum Electronics Conference, Invited Paper, Vienna, Austria. (1992)
B.P.Stoicheff、K.Hakuta 和 L.Marmet:““吸收减少的莱曼-a 相干发射”第 18 届国际量子电子会议,特邀论文,维也纳,奥地利。(1992)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Hakuta, L.Marmet, and B.P.Stoicheff: ""Experiments in Atomic Hydrogen, " Crested Butte Workshop on Coherence and Interference in Quautum Optics" Invited Paper, Crested Butte, Colorado, U.S.A.(1992)
K.Hakuta、L.Marmet 和 B.P.Stoicheff:“原子氢实验,”Crested Butte 量子光学相干性和干涉研讨会”邀请论文,Crested Butte,科罗拉多州,美国(1992 年)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
R.I.Thompson, B.P.Stoicheff, G.Z.Zhang, and K.Hakuta: ""Nonlinear Generation of 103 nm Radiation with Electromagnetically-Induced Transparency in Atomic Hydrogen" Quantum Optics. 6. 349-358 (1994)
R.I.Thompson、B.P.Stoicheff、G.Z.Zhang 和 K.Hakuta:“原子氢中具有电磁感应透明度的 103 nm 辐射的非线性生成”量子光学。6. 349-358 (1994)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
G.Z.Zhang: "Electromagnetically Induced Transparency in Atomic Hydrogen:Realization of High Conversion Efficiency for Nonlinear Optical Generation" SPIE Proceedings. 2321. 20-23 (1994)
G.Z.Zhang:“原子氢中的电磁感应透明性:非线性光学产生高转换效率的实现”SPIE 论文集。
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
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