Er YAG三能级量子系统中的光学涡旋转移与色散控制光传播
量子物理
2025-11-05 v1
摘要
我们理论研究了阶梯型Er YAG三能级系统中的相干轨道角动量（OAM）转移和色散控制光传播。利用密度矩阵形式和耦合的Maxwell-Bloch方程，我们推导了明确包含Er离子浓度的探测光和产生光的解析表达式。我们证明，携带涡旋的入射探测光通过浓度依赖的和频非线性过程将其OAM转移给产生的信号光，并完全保持相位和拓扑荷。通过分析转换效率、空间相位和强度分布，我们确定了最大化涡旋转移效率的最佳Er浓度（3%）。此外，探测光和产生光的吸收和色散谱揭示了支撑涡旋转移的机制，并展示了快慢光区间的可调谐转换。这些结果确立了Er YAG作为用于结构光相干操控的可行固态平台，能够实现高效涡旋光束频率转换和色散工程，应用于高维量子通信、波长兼容的OAM接口以及慢光光子信号处理。
引用
@article{arxiv.2511.02788,
title = {Optical Vortex Transfer and Dispersion-Controlled Light Propagation in an Er YAG Three-Level Quantum System},
author = {Arefeh Vaezi and Ali Mortezapour and Seyed Hossein Asadpour},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.02788},
year = {2025}
}
备注
20 Pages, 7 Figures