基于FDTD算法研究超短脉冲与二能级原子系统的相互作用

孙龙; 吴博; 冯大政; 王石语; 邢孟道

doi:10.3788/fgxb20194005.0680

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基于FDTD算法研究超短脉冲与二能级原子系统的相互作用

发光学应用及交叉前沿 | 更新时间：2020-08-12

- 基于FDTD算法研究超短脉冲与二能级原子系统的相互作用
- Interaction between Ultrashort Pulses and Two-level Atomic System Based on FDTD Algorithm
- 发光学报 2019年40卷第5期页码：680-685
- 作者机构：
  
  1. 西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室,陕西西安,710071
  2. 西安电子科技大学信息感知技术协同创新中心,陕西西安,710071
  3. 中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥,230088
  4. 安徽大学信号与信息处理教育部重点实验室, 安徽合肥 230039
  5. 西安电子科技大学技术物理学院, 陕西西安 710071
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金（61701001，61601166，61701003）;安徽省高等学校自然科学研究项目（KJ2017ZD02，KJ2017ZD51）;国家优秀青年学者自然科学基金（61722101）资助项目
- DOI：10.3788/fgxb20194005.0680
  中图分类号： O441.6
- 纸质出版日期：2019-5-5，
  
  网络出版日期：2018-9-17，
  
  收稿日期：2018-5-21，
  
  修回日期：2018-9-10，
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孙龙, 吴博, 冯大政等. 基于FDTD算法研究超短脉冲与二能级原子系统的相互作用[J]. 发光学报, 2019,40(5): 680-685

SUN Long, WU Bo, FENG Da-zheng etc. Interaction between Ultrashort Pulses and Two-level Atomic System Based on FDTD Algorithm[J]. Chinese Journal of Luminescence, 2019,40(5): 680-685
孙龙, 吴博, 冯大政等. 基于FDTD算法研究超短脉冲与二能级原子系统的相互作用[J]. 发光学报, 2019,40(5): 680-685 DOI： 10.3788/fgxb20194005.0680.

SUN Long, WU Bo, FENG Da-zheng etc. Interaction between Ultrashort Pulses and Two-level Atomic System Based on FDTD Algorithm[J]. Chinese Journal of Luminescence, 2019,40(5): 680-685 DOI： 10.3788/fgxb20194005.0680.

摘要

以往对于超短脉冲与二能级原子系统的研究大多基于一些近似方法（慢变包络近似和旋转波近似等），从而求得解析的近似解。但是，由于忽略掉一些有用的光场中的信息，就会造成光场导数项所产生的非线性性质的缺失。本文基于FDTD算法和预测-校正法相结合，建立了预测-校正FDTD算法，用于研究超短脉冲与二能级原子系统的相互作用，以准确地描述光场与原子系统相互作用的特征，验证了面积定理的部分规律；进一步构建了能够实现完全反转原子系统上下能级粒子的短脉冲。相关研究可为目标的特征分析提供参考。

Abstract

Since the previous studies on ultrashort pulses and two-level atom systems are mainly based on slow-variable envelope approximations and rotational wave approximations

the nonlinear properties of the derivative terms in these studies cannot be well described. In this paper

FDTD algorithm and prediction-correction method are combined to establish a predictive-corrected FDTD algorithm for the study of the interaction between ultrashort pulses and two-level atom system. It can clearly characterize the time derivative of the electric field at the upper and lower levels of the system. At the same time

a pulse excitation source that can completely invert two-level particles is well established. Our method can be used as a numerical tool for target recognition.

关键词

超短脉冲二能级原子系统FDTD算法预测-校正法面积定理

Keywords

ultrashort pulsetwo-level atom systemFDTD algorithmprediction-correction methodarea theorem

references

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