激光感生光學(xué)各向異性原子光學(xué)濾波器理論和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著光信息技術(shù)的高速發(fā)展，激光空間信息技術(shù)，如激光通訊、遙感和雷達(dá)等，也越來(lái)越受到人們的重視。這些工作在自由空間下的光學(xué)系統(tǒng)由于會(huì)遭受寬帶背景輻射及色散介質(zhì)的影響，系統(tǒng)的信噪比比較差，使系統(tǒng)不能很好的工作，而在系統(tǒng)接收端前使用超窄帶光學(xué)濾波器可以明顯提高系統(tǒng)的信噪比和靈敏度。本論文在闡述原子光學(xué)濾波器在國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展及現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，對(duì)激光感生光學(xué)各向異性原子光學(xué)濾波器（Laser-induced optical anisotropy

2、 atomic optical filter，簡(jiǎn)稱LIAOF）進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，主要內(nèi)容包含以下幾個(gè)方面：
　　首先，建立了LIAOF理論模型。通過(guò)對(duì)LIAOF濾波原理的分析，采用半經(jīng)典理論中密度矩陣方程來(lái)處理這種雙光場(chǎng)與三能級(jí)原子系統(tǒng)的相互作用。在穩(wěn)態(tài)下求解方程，得出系統(tǒng)的極化率，然后將極化率與探測(cè)場(chǎng)濾波方程中參量關(guān)聯(lián)起來(lái)，從而建立完整的LIAOF濾波模型。
　　其次，在銣原子系統(tǒng)中對(duì)激發(fā)態(tài)775.9nm LIAOF濾

3、波特性進(jìn)行了理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究。為了分析濾波行為中的泵浦過(guò)程，對(duì)銣D2線吸收譜和飽和吸收譜進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)銣D2線光泵浦過(guò)程中各個(gè)超精細(xì)磁子能級(jí)上粒子數(shù)變化的動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行了理論分析。在實(shí)驗(yàn)中，獲得銣激發(fā)態(tài)775.9nm LIAOF單峰透射譜，峰值透射率為14.4％，濾波帶寬396MHz，小于譜線多普勒寬度。另外，對(duì)775.9nm LIAOF濾波特性與泵浦強(qiáng)度、泵浦失諧量、池溫及池長(zhǎng)等工作參數(shù)的變化關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)地理論計(jì)算和實(shí)

4、驗(yàn)研究。
　　再次，為了進(jìn)一步驗(yàn)證理論模型的可靠性和通用性，對(duì)鉀原子激發(fā)態(tài)694nm和532nm LIAOF濾波特性進(jìn)行了理論計(jì)算。理論計(jì)算的結(jié)果與先前報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合很好。通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析，提出一種利用動(dòng)態(tài)斯塔克效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波波長(zhǎng)大范圍調(diào)諧的方案。理論預(yù)測(cè)波長(zhǎng)調(diào)諧范圍可達(dá)上百吉赫茲。
　　最后，對(duì)基于相干控制場(chǎng)誘導(dǎo)光學(xué)各向異性LIAOF進(jìn)行了初步理論研究。以上研究的LIAOF中光學(xué)各向異性是基于對(duì)基態(tài)粒子數(shù)的選擇性光