Dressed-state analysis of lasing without population inversion in a three-level ladder system: the temporal regime

Abstract

We present a time-dependent study of a three-level ladder scheme interacting with two electromagnetic fields, utilizing a dressed-state approach. Analytical expressions for time-dependent populations and coherences are obtained under the secular approximation. These are found in good agreement with exact numerical solutions. It is found that the system exhibits gain both with and without inversion. The calculated temporal gain is found to be essentially larger than the steady-state gain. The frequency response of density matrix elements has been studied. Both normal and abnormal dispersion–absorption relations have been obtained.

Optical properties of an inhomogeneously broadened multilevel V-system in the weak and strong probe regimes

“…In most of these studies, strong resonant field are used to control the optical properties of an atomic medium. Consequently, this has led to many important phenomena such as electromagnetically induced transparency (EIT) [1,2], lasing without inversion [3,4] and coherent population trapping (CPT) [5]. But in recent years, the phenomenon of EIT has been intensively studied theoretically as well as experimentally in a three-level atomic system that can be one of the configuration among Λ, Ξ and V systems.…”

Sự Khuếch Đại Ánh Sáng Dựa Vào Hiệu Ứng Trong Suốt Cảm Ứng Điện Từ Trong Môi Trường Nguyên Tử Ba Mức Cấu Hình Chữ V

“…Cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về sự phát laser không nghịch đảo cư trú dựa vào hiệu ứng EIT, chẳng hạn như trong cấu hình  (Fan, Cui, Ma, Li,  Li, 2006), chữ V (Fan, Li, Tong, Liu, Gong,  Xu, 2005), bậc thang (Braunstein, Koganov,  Shuker, 2011), và trong các hệ nguyên tử nhiều mức khác (Liu, Jia, Liang, Tong,  Fan, 2012)... Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu thường được mô phỏng bằng phương pháp số nên sự khảo sát cũng bị hạn chế tại một số giá trị rời rạc của các thông số laser. Vì vậy, việc xây dựng một mô hình giải tích để nghiên cứu sự khuếch đại ánh sáng không nghịch đảo cư trú sẽ giúp chúng ta dễ dàng tìm kiếm được bộ tham số của laser điều khiển để có sự khuếch đại ánh sáng dò, cũng như việc điều khiển xê dịch các miền tần số ánh sáng được khuếch đại.…”

Influence of multiple excited states on optical properties of an -type Doppler-broadened system for the D2 line of alkali atoms

“…Over the last two decades, an electromagnetically induced transparency (EIT) phenomenon has been intensively studied theoretically as well as experimentally in the simplest system which involves two electromagnetic (e.m.) fields and a three-level system [1,2]. EIT techniques have wide ranging applications, such as probe amplification [3], highresolution spectroscopy [4,5], lasing without inversion [6,7], polarization control [8], suppression of spontaneous emission [9], enhancement of second-and third-order nonlinear processes [10], enhancement of electro-optical effect [11], slowing of light [12] and quantum memories [2,13].…”

“…For an N-type configuration, to make our model similar in all cases, we consider these atoms with a nuclear spin I = 3/2, i.e. 87 Rb, 23 Na and 7 Li. We consider the case of stationary as well as moving atoms and perform thermal averaging in cold atoms and in room temperature atomic vapour.…”