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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳德鴻
研究生(外文):Te-Hung Chen
論文名稱:原子透鏡
論文名稱(外文):Atom Lenses
指導教授:余怡德
指導教授(外文):Ite A. Yu
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:物理學系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:90
中文關鍵詞:原子透鏡
外文關鍵詞:atom lenseslensing effectself-focusing
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摘要

非線性光學在自然科學領域之中應用十分廣泛,因此如果能有簡單的實驗系統和完整的一套理論將會有助於我們對非線性光學的了解。很幸運的在我們實驗室之中有很純淨的超低溫銣原子環境,能夠驗證我們在原子能階系統非線性光學上的理論,進而了解實驗室中超低溫系統參數如雷射線寬和殘磁效應所造成的影響。

在這個研究之中我們將光與低溫原子的交互作用使用半古典(NeoClasical)的方式作處理;也就是光採用古典馬克斯威爾電磁波理論,原子系統採用量子力學能階觀念。而光在空間之中的傳播也是採用簡單的幾何光學理論,包括傍軸近似和薄透鏡理論。經過上面的理論分析我們發現低溫銣原子可以視為一個等效變焦透鏡,因為光通過低溫銣原子的時候不但有吸收衰減,還有聚焦發散的現象產生,這都跟入射光的掃頻和入射光的強度有關。最後,理論模型擬合和實驗數據十分吻合,這是十分開心的地方。
致謝
目錄

第一章 非線性光學的重要性
1-0 非線性光學是什麼
1-1 非線性光學的發現
1-2 光強相關之非線性折射率的應用
1-2.1 光的自我聚焦和自我侷限(self-focusing & self-trapping)
1-2.2 Optical Bistablility

第二章 非線性光學的機制
2-0 折射率--實驗可觀測量
2-1 光強相關之非線性折射率
2-1.1 線性折射率(弱光時的情形)
2-1.2 非線性折射率 (Change of Refractive Index)
2-2 二能階系統非線性效應
2-2.1 非線性效應適用範圍
2-2.2 非線性效應飽和現象
2-2.3 實驗觀測

第三章 透鏡效應
3-0 緣起
3-1 透鏡效應機制 (pinhole Effect)
3-2 透鏡效應--以二能階原子為例
3-2.1 理論
3-2.2 實驗架設
3-2.3 數據分析與擬合
3-2.4 結論
3-3 透鏡效應的討論

第四章 Wscan量測線性非線性折射率
4-0 緣起
4-1 Wscan量測機制
4-2 Wscan量測折射率
4-2.1 Wscan量測線性折射率
4-2.2 Wscan量測非線性折射率
4-3 Wscan精密度探討 (斜率不連續與精密度的競爭)
4-3.1 斜率不連續性的探討
4-3.2 不連續點在頻率軸上移動的探討
4-4 Wscan量測折射率--以二能階原子為例
4-4.1 理論
4-5 Wscan量測線性非線性折射率的討論 (不一定要掃過共振)

附錄A 精確與近似折射率的差別
附錄B 對於具有Inversion Symmetry的物質而言其 、 可視為零
附錄C Lensing Effect理論
附錄D 註解為何要採如此歸一化方式
附錄E 室溫原子透鏡效應
附錄F 光與介質交互作用方程式
附錄G Wave Propagation方程式的推導(古典角度)
附錄H 雷射物理
參考資料
參考資料

[1] “ Optics ” 作者Hecht p.462

[2] “Simplified Modeling of Optical Absorption and Nonlinear Index Change in Semiconductors” G. Zhao etc

[3] 潘冠錡,碩士論文,“量子干涉現象的時域分析” 清華大學物理系2003
第二章 二能階系統

[4]“Experimental study of nonlinear focusing in a magneto-optical trap using a Z-scan technique” M. Saffman PRA 013801 2004 July

[5] A. E. Siegman, LASERS (University Scinece Books)
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