近年来,表面等离子体共振效应由于具有空间光场高度局域化、响应灵敏度高等优点得到了广泛的研究应用,主要用于设计高灵敏度的传感器敏感元器件上,如生物和化学传感器[1]。量子介质区别于普通介质的是其具有低温、低维的特点,因而量子效应比较显著,需要借助量子力学研究方法来研究其物理或者化学特性,比较典型的量子介质是采用二能级近似或者三能级近似的原子或者离子组成的介质,例如激光的增益介质[2]。通常表面等离子体共振是基于普通介质的,而量子介质的引入使得表面等离子体共振效应的理论研究及实际应用都扩展到更宽的领域,本课题的目标和任务就是探索基于量子介质的表面等离子体共振效应的新应用。对于能够激发表面等离子体的Kretschmann结构,量子介质对产生的表面等离子体的作用是通过极化率这一物理量体现出来的,因此在本课题中,得到量子介质的极化率就是至关重要的一步。我们首先利用密度矩阵随时间的演化方程求得密度矩阵各非对角元稳态解,然后利用极化率和原子系综的跃迁偶极矩的关系得到量子介质的极化率。我们发现,对于量子介质,它的极化率的实部在某些频率范围内是可以小于0的,这便意味着在该频率范围内量子介质的折射率小于1,这个特性可以用于将Kretschmann结构中耦合棱镜去掉,从真空或者空气直接在金属表面激发表面等离子体,从而可以减小结构空间体积,便于集成化。而且,量子介质的一个特点是,探测光的极化率是可以通过直接加入第二束耦合光并改变它的强度或者频率来控制的,因此我们可以通过调节耦合光实现对我们所关心的物理量的相干控制,本课题中是利用耦合光驱动能够实现电磁感应透明的三能级?型87Rb原子气体来控制探测光的Goos-H?nchen位移。除此之外,量子介质的能级会受到外场的调控,能级的移动会导致极化率的变化,从而改变表面等离子的共振条件,因此可以达到对外场的灵敏测量的目的,如当氢原子和类氢原子处在比较弱的静磁场中时,由于反常Zeeman效应[3]而导致能级移动,因此该表面等离子体共振系统可以用来测量微弱磁场,优势是由于体积小可以实现对磁场的局域定点测量。