宏观气体介质的阿秒瞬态吸收光谱特性研究

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近年来,阿秒瞬态吸收光谱技术广泛应用于原子、分子、固体超快动力学研究。在这种技术中,为了研究方便,人们都将宏观目标介质进行了薄介质假设从而将其视为单原子来处理,但是在一些密度较大的体系中这样处理显然是不合理的,此时考虑超出单原子响应之外的宏观传播效应很有必要。本文围绕宏观气体介质的阿秒瞬态吸收特性进行了理论研究。主要模拟了宏观脉冲传播效应对少能级体系发生的拉比振荡以及布居转移这两种典型的动力学过程产生的影响,计算包括了从稀薄气体介质的极限到高密度的情况:(1)在三能级拉比振荡的过程中,通过数值求解含时薛定谔方程和麦克斯韦波动方程,发现吸收光谱中除了正常的Autler-Townes分裂外,还观察到共振中心处的复振幅调制和非共振中心处的相位跳变特征;其次,在四能级布居转移的过程中,计算结果显示出了在高气体密度下持续数百飞秒的新奇量子拍行为。(2)为了更好的理解宏观脉冲传播效应对瞬态吸收带来的影响以及定量地指出各种宏观吸收特性的物理起源,一个计算吸光度的解析表达式直接被推导出。该解析表达式可以帮助人们理解吸收光谱中每一部分形成的物理机制,直观地解耦不同物理过程对吸收光谱的贡献。本研究将会帮助人们更加直观地理解宏观吸收光谱,同时也为探索光学脉冲整形和光谱学精密测量等应用提供指导。
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