相干介质中空间光场的全光处理方法

项目名称： 相干介质中空间光场的全光处理方法

项目编号： No.11204154

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 物理学I

项目作者： 赵路

作者单位： 北京航空航天大学

项目金额： 24万元

中文摘要： 本项目拟探索在以电磁感应透明（EIT）系统为代表的相干介质中对空间光场进行全光处理的基本方法，特别关注于介质中空间光场的传输特性和相互作用规律。拟研究的处理方法包括存储图像的全光操控、慢光图像的模拟运算、光学涡旋场的高效生成及其量子信息处理。首先，利用"存储光N构型"EIT系统中的非线性光学效应，系统研究信号场的强度分布对被存储探测场图像的空间调制作用。其次，利用共振N构型EIT系统中的双光子吸收效应可能生成正弦型振幅光栅。将该光栅同4f成像系统相结合可以对入射探测场产生空间滤波效应，实现对图像的全光模拟运算。最后，基于Λ构型和三脚架构型的EIT系统，并利用耦合场中的强度图像，在EIT系统中产生复杂位错型闪耀光栅结构，从而在探测场中高效衍射生成整数或非整数光学涡旋，并讨论其与探测光子自旋间的关系。本项目的研究可能为相干介质在多维并行光学经典与量子信息处理等方面的应用提供优化模型和理论基础。

中文关键词： 电磁感应透明；拓扑态；相干操控；电子光学；量子信息

英文摘要： In this project, we plan to explore some basic all-optical processing methods for spatial light fields in coherent media based on electromagnetically induced transparency (EIT), where the transmission and interaction properties of spatial light fields will be studied in detail. The proposed methods include all-optical manipulation of stored images, analog operations of slow images, efficient generation of optical vortices and their applications in quantum information. First of all, by utilizing nonlinear optical effects in N-type EIT systems based on stored light, we can investigate the space-dependent modulation for stored images induced by the intensity distributions of signal fields. Moreover, due to the two-photon absorption in resonant N-type EIT systems, it is also possible to create a sinusoidal amplitude grating in coherent media. Combining this grating with a 4f imaging system, spatial filtering can be performed for incident probe fields, thus realizing all-optical analog operations for slow images carried by probe fields. Finally, in Λ-type and tripod EIT systems, we can use elaborate intensity images in coupling fields to induce blazed gratings with complex dislocations in coherent media. By this means, optical vortices with integer or non-integer orbital angular momentum can be generated in the dif

英文关键词： Electromagnetically induced transparency；Topological states；Coherent manipulation；Electron optics；Quantum information