½ ¨ 7 Hë H Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 55, Number 6, 2007¸ 12 Z 4, pp. 428∼437

(1)

½ ¨ 7 Hë H Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 55, Number 6, 2007¸ 12 Z 4, pp. 428∼437

:

g Õ Û Ì ¦ R ; c" e 4° Ë Ñ Ì g ¶ ¥ ù p § T Ó Þ X ¢ ¼Ê ÝÞ Ã Å ÆÑ ÷ m Þ Ã Å Æ ¤V R Ë Ä Z ØV Ä

» * > # Ü · T Ð · »^ ï B õ i ; ^∗

ô

Ç² D G §" é ¶ @ / < Æ § Ó ü t o §¹ ¢ ¤ õ , ' õ A" é ¶ 363-791 (2007¸ 12 Z 4 3{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

[

j¸ o u " é ¶ 7 £ x l \ " f 4 F g D ¥ ½ + Ë z ´+ « >` ¦ : x K 2ï r 0 Aü < 3ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸\ " f È Òõ ñü < ì ø Í ñ

\

¦ 8 £ ¤& ñ % i . ½ + ËF g` ¦ [ j¸ o u D2 s \ Å Ò Ã º î ß & ñ o r v ¦ ¸ F g` ¦ or v " f 2ï r 0 A\ " f

H 3 > h_ x ß ¼\ ¦ ° ú ¦ 3ï r 0 A\ " f H 2 > h_ x ß ¼\ ¦ ° ú H ì ø Í ñ\ ¦ 8 £ ¤& ñ % i Ü ¼ 9, s \ ¦ ì r$ 3 l 0 A K

: r ¸, ½ + ËF g õ ¸ F g _ [ jl , ¿ º ½ + ËF g _ [ jl \ É r o\ ¦ 8 £ ¤& ñ # & ñ $ í & h Ü ¼ Ð K $ 3 % i

.

PACS numbers: 32.30.-r

Keywords: 4F g D ¥ ½ + Ë, [ j¸ o u " é ¶ , l Ä » ¸ È Òõ , í o f ¨ Ã º ì rF g

I. " e Â ] Ø

Ó

ü t| 9 _ q + þ A$ í \ @ /ô Ç ´ ú § É r ½ ¨ t F K t Ã º'

÷

&# Q M ® o . " é ¶ _ ´ ú 6 £ § $ í ` ¦ s 6 x # / B N" î 1 l x Ã º\ ¦

° ú

H ¸ F g _ È Òõ | ¾ Ó` ¦ 7 £ x; ¤ r v H l Ä » ¸È Òõ ü <

"

f Ð ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H y © ô Ç * 3 á Ô F g õ ô Ç ¸ F

g` ¦ s 6 x # ¸ F g õ 0 A © ( Y U (phase conjugate)

ñ\ ¦ ¹ 1 Ô H 4 F g D ¥ ½ + Ë É r Ó ü t| 9 _ q + þ A$ í ` ¦ ¸ ú Ð# Å Ò

H < É ª p Ðî r õ [ þ t s [1,2].

2ï r 0 A ¸| \ " f ½ + ËF g õ ¸ F g _ [ jl \ ¿ º

>

h < Ê É r [ j > h_ x ß ¼\ ¦ ° ú H ì ø Í ñ\ @ /ô Ç ½ ¨ H 1970¸ @ / s Ê ê Ö ¸ µ 1 Ïy ' ÷ &# Q M ® o Ü ¼ 9 Õ ª " é ¶ s Ó ü t o

&

h Ü ¼ Ð ¸ ì r" î > ½ ©" î ÷ &# Q M ® o [3–9].

Ä

ºo H [ j¸ o u " é ¶ \ ¦ s 6 x # " f Ð É r \ -t ½ ¨

¸ 7 £ ¤, í of ¨ Ã ºì rF g ½ ¨ ¸ (Saturation Absorption Spec- troscopy; 2ï r 0 A)ü < l Ä » ¸È Òõ ½ ¨ ¸ (Electromag- netically Induced Transparency; 3ï r 0 A)\ ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼

Ð ' H ½ + ËF g` ¦ Æ Ò # 4 F g D ¥ ½ + Ë ¸| ` ¦ ë ß 7

á

¤ > ô Ç Ê ê, ¿ º \ -t ½ ¨ ¸\ " f 8 £ ¤& ñ ô Ç ñ\ ¦ q §

% i . 1 l x{ 9 q Å Ò Ã º (Ω c )\ ¦ ° ú ¦ " f Ð ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ Ó (+z,−z) Ü ¼ Ð ' H y © ô Ç ½ + ËF gE _c ( 1 l x Ã º : ω c , Ã

º : k ^c ,) É r B | 9 ? /\ & ñ © \ ¦ + þ A$ í ô Ç . & ñ © _ ; ¤

É r Ω c cos(k c z) \ q Y V ¦ Ã º H k c , Õ ªo ¦ & ñ © Å Ò l

H 2π/k c s . ô Ç ¸ F g ( 1 l x Ã º : ω ^b , Ã º : k ^b ) s B

| 9 ? /\ ¦ : x õ ½ + É M : : £ ¤& ñ Å Ò Ã º H ¢ - a y é ß ) a . B

| 9

? /\ + þ A$ í ) a & ñ © H B | 9 _ f ¨ Ã ºÖ ¦ õ ì r í ß Ö ¦` ¦ ß ¼

∗

E-mail: [email protected]

>

or & ½ ©g Ë :& h Ï ã J] X Ò ¦ o\ ¦ Ä » ¸ ¦ F g < Æ

+ þ A$ í ÷ &l M :ë H s . s M :, ¸ F g õ ½ + ËF g _ ¸|

\

F g < Æ _ Ò q t$ í " é ¶ É r ß ¼> ¿ º t Ð ½ ¨ì r ) a

. ½ + ËF g õ ¸ F g s l Ä » ¸È Òõ ¸| ` ¦ ë ß 7 á ¤ ½ + É

â

Ä º, " f Ð ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H ½ + ËF g s ë ß H & ñ ©

_ n Â Òì r É r ½ + ËF g _ [ jl 0s ÷ &# Q n Â Òì r

\

" f H l Ä » ¸È Òõ ´ òõ \ O # Qt ¦ © @ /& h Ü ¼ Ð ¸

F g _ f ¨ Ã º| ¾ Ós ß ¼> 7 £ x ô Ç . ì ø Í \ C Â Òì r \ " f H

½ + ËF g õ ¸ F g s l Ä » ¸È Òõ ¸| ` ¦ ë ß 7 á ¤ # ¸

F g _ È Òõ | ¾ Ós 7 £ x ô Ç . s X O > & ñ © _ C ü < n Â

Òì r \ " f ¸ F g _ f ¨ Ã º| ¾ Ós Å Òl & h Ü ¼ Ð o / B N ç ß

&

h Ü ¼ Ð B | 9 _ Ï ã J] X Ò ¦` ¦ Å Òl & h Ü ¼ Ð o # F g < Æ

\

¦ + þ A$ í > ) a . s M :, ¿ º > h_ ½ + ËF g õ ô Ç > h_ ¸

F g s " f Ð D ¥ ½ + Ë÷ &# Q B | 9 ` ¦ È Òõ ~ ¸ F g õ ( Y U 0

A © ` ¦ ° ú H l \ ¦ D h\ v > + þ A$ í ô Ç . s כ ` ¦ 4 F g

D ¥ ½ + Ës ¦ ô Ç [7].

n = n ₀ − ik (1)

#

l " f, z ´Ã ºÂ Òì r n 0 H Ï ã J] X Ò ¦, ) Ã ºÂ Òì r k H f ¨ Ã º> Ã º s

.

*

3 á Ô F g õ ¸ F g s l Ä » ¸È Òõ ¸| ` ¦ ë ß 7 á ¤ t 3

l

w ½ + É â Ä º, d (1) Ä º _ ¿ º P : ½ Ó_ > Ã º f ¨ Ã ºÖ ¦ s

_ \ O > ÷ &# Q z ´Ã ºÂ Òì r ë ß z > ) a . q + þ A כ ¹ ` ¦ ¦

9½ + É â Ä º Ï ã J] X Ò ¦ _ o H y n C_ [ jl \ q Y V Ù ¼ Ð y n C _

[ jl \ Ï ã J] X Ò ¦ s ² ú t > ) a .

n = n 1 + n 2 I (2)

-428-

(2)

½ ¨ 7 Hë H [ j¸ o u " é ¶ \ " f 4 F g D ¥ ½ + Ë` ¦ s 6 x ô Ç È Òõ ñü < ì ø Í ñ : £ ¤$ í ì r$ 3 – ^ â 1 p x -429-

Fig. 1. Energy level diagrams; (a) coupling (4 ↔ 5 ⁰ ), probe(4 ↔ 5 ⁰ ) for the 2 level system (b) coupling (3 ↔ 4 ⁰ ), probe(4 ↔ 5 ⁰ ) for the 3 level system.

" f / B N ç ß & h Ü ¼ Ð Å Òl & h Ï ã J] X Ò ¦ o Ò q tl > ÷ &

¦ : £ ¤& ñ © ` ¦ ° ú H ¸ F g _ È Òõ (È Òõ ñ) H é ß

÷

& ¦ ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H ¸ F g ( ì ø Í ñ)s Ò q t$ í

)

a . Ä ºo H Fig. 1(a) ü < ° ú s 1 l x{ 9 ô Ç \ -t ï r 0 A\ ¦ ° ú

¦ " f Ð ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H ½ + ËF g õ ¸ F g` ¦ s 6

x # í of ¨ Ã ºì rF g ñ (2ï r 0 A)ü < Fig. 1(b)ü < ° ú s

"

f Ð É r \ -t ï r 0 A\ ¦ ° ú ¦ " f ¦ ° ú É r ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð '

H ½ + ËF g õ ¸ F g` ¦ s 6 x # Λ − + þ A l Ä » ¸È Ò õ

ñ (3ï r 0 A)\ @ / # ½ + ËF g` ¦ & ñ © ¸| ` ¦ ë ß 7 á ¤

> # y y _ È Òõ ñ_ o\ ¦ 8 £ ¤& ñ ¦ ¸ F g s

' ~ ½ Ó ¾ Ó_ ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ì ø Í ÷ &# Q ¸ H ñ\ ¦ 8 £ ¤

&

ñ % i . ¢ ¸ô Ç : r ¸, * 3 á Ô F g _ [ jl ü < Å Ò Ã º o\

È Òõ ñü < ì ø Í ñ\ ¦ 8 £ ¤& ñ % i .

Fig. 2. Experimental Setup. SAS; saturated absorption spectroscopy, G; glass, PBS; polarizing beam splitter, Iso;optical isolator, M; mirror.

II. ÷ m Ç] M öX ê sV

&

ñ © \ ¦ s 6 x K B | 9 _ Ï ã J] X Ò ¦` ¦ or & r] X

\

¦ + þ A$ í l 0 Aô Ç z ´+ « > © u H Fig. 2 ü < ° ú . z ´+ « >` ¦ 0 A K

" f © : r \ " f 852 nm © _ F g` ¦ µ 1 Ï r v H ¿ º @ /_ ì

ø Í ¸^ Y Us $ ( ½ + ËF g Y Us $ , ¸ F g Y Us $ )\ ¦ 6 x

% i ¦ y y _ þ j@ / Ø ¦§ 4 ª É r 63 mW, 23 mW s 9, ¿ º F

g _ é ß & h É r y y 9 mm ² , 3 mm ² s . Ø ¦§ 4 F g` ¦ Cs" é ¶ \ @ / # ¸e ¦ Q ´ òõ \ ¦ ] j ô Ç ¦ì r K ì rF g` ¦

l 0 A # y y _ Y Us $ \ í of ¨ Ã ºì rF g © u \ ¦ % i

. í of ¨ Ã º ì rF g ñ\ ¦ s 6 x K z ´+ « > ¸| \ 9 כ ¹ô Ç ¸

F g õ ½ + ËF g` ¦ ¹ 1 Ô` ¦ Ã º e % 3 . Fig. 2.\ " f · ú Ã º e 1 p w s

½ + ËF g _ [ jl \ ¦ ^ & h Ü ¼ Ð ~ 1 > ¸] X l 0 AK " f F

g é ß l \ ¦ t è ß ½ + ËF g` ¦ ¼ # F g F g ì r o l \ ¦ t >

%

i Ü ¼ 9 ì ø Í © ó ø Í` ¦ s 6 x K Õ ª ª ` ¦ & ñ x 9 > ¸] X % i

. s F g É r r ¼ # F g F g ì r o l \ ¦ t " f ¼ # F g ~ ½ Ó ¾ Ó

\

¿ º ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ÷ ¶ . s M :, * ' H F g _ ª É r ì ø Í

© ó ø Í` ¦ s 6 x K ~ 1 > ¸] X ½ + É Ã º e . ¾ º# Q ¿ º F g

É

r " f Ð É r â Ð\ ¦ t [ j¸ o u 7 £ x l ! s q` ¦ " f Ð ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ Ó Ü

¼ Ð : x õ ½ + É כ s . ! s q` ¦ : x õ H ½ + ËF g _ þ j@ / [ jl

H y y 22 mWs . ¸ F g ¢ ¸ô Ç ¼ # F g F g ì r o l ü < ì ø Í

© ó ø Í` ¦ s 6 x K Õ ª [ jl \ ¦ ¸] X % i ¦ ± pÄ »o (ì ø Í Ö ¦ 4

%)\ ¦ s 6 x K ¸ F g` ¦ ì ø Í r ( . ì ø Í ) a ¸ F g É r ¼ # F

g F g ì r o l \ ¦ t ! s q` ¦ : x õ % i . ¼ # F g F g ì r o l \ _

K ì ø Í ) a ½ + ËF g õ ¼ # F g F g ì r o l \ ¦ : x õ ô Ç ¸ F g

É

r ¼ # F g s " f Ð Ã ºf G Ð ! s q` ¦ : x õ ô Ç . Ó ü t : r s M :

"

f Ð ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H ¿ º ½ + ËF g _ ¼ # F g É r ê

ø Í . ñ 8 £ ¤& ñ ` ¦ 0 AK ¿ º > h_ F g Ø ¦ l \ ¦ ï r q

(3)

-430- ô Ç² D GÓ ü t o < Æ rt “D hÓ ü t o ”, Volume 55, Number 6, 2007¸ 12 Z 4

Fig. 3. Measured spectra dependence on the cell temper- ature in the 2 level system where the coupling frequency is fixed (4 ↔ 5 ⁰ ); (a) saturated absorption spectroscopy signal( coupling: 22 mW, probe: 0.03 mW) (b) Forward (transmitted) signal (c) Backward (reflected) signal.

%

i . ¸ F g _ ' ~ ½ Ó ¾ Ó\ l Ä » ¸È Òõ ñ 8 £ ¤& ñ

`

¦ 0 Aô Ç ñy t l , ¸ F g _ ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ Ó\ ì ø Í ñ 8 £ ¤

&

ñ ` ¦ 0 Aô Ç ñy t l \ ¦ [ O u % i . ¸ F g õ ì ø Í@ /~ ½ Ó

¾ ÓÜ ¼ Ð ' H ½ + ËF g` ¦ é ß Ù þ ¡` ¦ M : H Λ ⁻ + þ A

l Ä » ¸È Òõ ñü < " f Ð ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H ¿ º

½ + ËF g \ _ ô Ç È Òõ ñ H l Ä » ¸È Òõ y t l \ ¦ s 6

x K y t % i ¦, & ñ © ¸| ` ¦ ë ß 7 á ¤ H ½ + ËF g \ _

Fig. 4. Measured spectra dependence on the cell temper- ature in the 3 level system where the coupling frequency is fixed (3 ↔ 4 ⁰ ); (a) electormagnetically induced trans- parency signal (coupling: 22 mW, probe: 0.03 mW) (b) Forward signal (c) Backward signal.

K

" f + þ A$ í ) a / B N ç ß & h Ü ¼ Ð Å Òl & h Ï ã J] X Ò ¦` ¦ ° ú H B | 9

\

_ K ì ø Í ) a ¸ F g _ ñ\ ¦ ì ø Í ñ y t l \ ¦ s 6

x K y t % i . ½ + ËF g _ ¼ # F g` ¦ ¸] X # ¼ # F g F g ì r o

l \ ¦ È Òõ H ª ` ¦ × ¦% i t ë ß þ j è 1/100 | ¾ Ó_

½ + ËF g s ¼ # F g F g ì r o l \ ¦ È Òõ % i . " f ì ø Í

(4)

½ ¨ 7 Hë H [ j¸ o u " é ¶ \ " f 4 F g D ¥ ½ + Ë` ¦ s 6 x ô Ç È Òõ ñü < ì ø Í ñ : £ ¤$ í ì r$ 3 – ^ â 1 p x -431-

Fig. 5. Measured spectra dependence on the cell temper- ature in the 3 level system where the coupling frequency is fixed (3 ↔ 2 ⁰ ); (a) Forward signal (b) Backward signal.

H ¸ F g õ ° ú É r â Ð\ ¦ ' > ÷ &# Q í H Ã ºô Ç ì ø Í

ñë ß ` ¦ 8 £ ¤& ñ l # Q§ > . s \ ¦ K l 0 AK ¸ F

g õ ½ + ËF g` ¦ ∼ 10 ⁻⁴ rad ë ß p u Ô ¦{ 9 u r v ! s q × æd \

"

f 220 b # Q t & h \ " f ½ + ËF g õ ¸ F g s 1.2 ì r o

) a . Ð H ì ø Í ñ\ ¦ 8 £ ¤& ñ l 0 AK " f H " é ¶ x 9

¸\ ¦ Z } # 1 > Ù þ ¡ . " f \ P ` ¦ s 6 x K ! s q` ¦ \ P

%

i ¦ t } Ü ¼ Ð µ-metal chamber\ ¦ s 6 x K " f ü @Â Ò l

© ` ¦ é ß % i .

III. ÷ m Ç] M ö+ s ÇÊ Ý õ m Í º8 ý

1. 2 Ç U Ø üÑ ÷ 3Ç U Ø ü ; c .U y ¢; c" e Æ X Øy ¢; c Â \ ¥ Þ

Ã Å Æ ì Å× D

Fig. 1(a) H 2ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸ Ð í of ¨ Ã ºì rF g ½ ¨

\

¦ Å Ò Ð Ã º' ~ ½ ¨ ¸ Ð+ , ½ + ËF g _ Å Ò Ã º\ ¦ 4 ↔ 5 ⁰

Fig. 6. Measured spectra dependence on the coupling laser power in the 2 level system where the coupling fre- quency is fixed (4 ↔ 5 ⁰ ). The probe power was about 0.01 mW .The coupling powers were 7,9,12 and 22 mW;

(a) Forward signal (b) Backward signal.

s

\ / B N" î s ÷ & ¸2 ¤ Å Ò Ã º î ß & ñ o\ ¦ : x # Ä »t r v

¦, Fig. 1(b) H 3ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸ Ð l Ä » ¸È Òõ

½

¨ ¸ Ð+ , ½ + ËF g _ Å Ò Ã º\ ¦ 3 ↔ 4 ⁰ s \ / B N" î s ÷ &

¸2 ¤ Å Ò Ã º\ ¦ î ß & ñ o r ( . ¿ º â Ä º ¸¿ º ¸ F g _ Å Ò

Ã º\ ¦ or & " f z ´+ « >` ¦ % i . : r ½ ¨\ " f H f

¨ Ã º+ þ A r] X \ ¦ s À Òl 0 A # ½ + ËF g s " é ¶ s

õ / B N" î s ÷ & ¸2 ¤ # & ñ © \ ¦ + þ A$ í % i Ü ¼ 9 ! s q` ¦ :

x õ H ½ + ËF g _ 8 ú x | ¾ Ó É r 22 mW s ¦ ¸ F g _ 8 ú x | ¾ Ó É r 0.03 mW s .

Fig. 3(a),(b) ü < (c) H 2ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸\ " f : r ¸

o\ É r í of ¨ Ã ºì rF g ñ(a), È Òõ ñ(b)ü < ì ø Í

ñ(c)s . Õ ªo ¦ Fig. 4(a),(b)ü < (c) H 3ï r 0 A \ -t ½ ¨

¸\ " f ½ + ËF g _ Å Ò Ã º 3 ↔ 4 ⁰ s \ î ß & ñ o ÷ &# Q e

` ¦ M :, Fig. 5(a),(b) H ½ + ËF g _ Å Ò Ã º 3 ↔ 2 ⁰ s

\ î ß & ñ o ÷ &# Qe ` ¦ M : : r ¸ o\ É r l Ä » ¸ È

Òõ ñ Fig. 4(a), È Òõ ñ Fig. 4(b), Fig.5(a)ü < ì ø Í

ñ Fig. 4(c), Fig. 5(b)s . 2ï r 0 Aü < 3ï r 0 A \ -t

(5)

-432- ô Ç² D GÓ ü t o < Æ rt “D hÓ ü t o ”, Volume 55, Number 6, 2007¸ 12 Z 4

Fig. 7. The coupling power dependences in the 2 level system; (a) The deep separation (b) The peak separation (c) The dispersion of the Backward signal (d) The dis- persion of the Forward signal (e) The backward signal increases by increasing the coupling intensity, but, the backward decreases more at higher coupling intensities.

Fig. 8. Coupling intensity versus reflective index.

½

¨ ¸\ ¦ s 6 x K % 3 É r ñ H : r ¸_ o\ 6 £ § õ

° ú

É r / B N: x ) a : £ ¤$ í ` ¦ Ð% i . : r ¸ 7 £ x < Ê\ í o f

¨ Ã ºì rF g ñ, l Ä » ¸È Òõ ñ, È Òõ ñ_ ß ¼l H

&

h × ¦ # Q[ þ t% 3 ¦ ì ø Í ñ H C â ñ ) \ O s / B N

"

î 0 Au \ " fë ß a % v É r ; ¤` ¦ ° ú ¦ 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 . s ñ _

ß ¼l H : r ¸ © : r \ " f ` ¦ ° ú Ã º2 ¤ 7 £ x ô Ç

>

u \ s É r Ê ê\ r y è % i .

3ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸\ ¦ s 6 x # s " é ¶ ` ¦ ¶ ú ( R Ð .

!

s q_ : r ¸\ ¦ 7 £ x r ( \ [ j¸ o u " é ¶ _ x 9 ¸ 7 £ x

# y n Cõ © ñ 6 x \ Ã Ð# H " é ¶ Ã º Z þ t # Q± ú כ s

. 300 ∼ 340 K s \ " f [ j¸ o u " é ¶ _ 7 £ x l x 9 ¸ H _

+ þ A& h Ü ¼ Ð o Ù ¼ Ð Fig. 5(a)_ (iii)` ¦ Ð : r ¸

7 £ x < Ê\ " é ¶ _ x 9 ¸ 7 £ x Ð # + þ A f ¨ Ã º

Fig. 9. The coupling power dependences in the 3 level system.(the probe intensity is 0.17 mW) (a) Forward sig- nal (b) Reflection signal.

|

¾ Ós 7 £ x t ë ß / B N" î 0 Au \ " f_ ñ H Õ ªX O > ß ¼>

t · ú § H כ ` ¦ ^ ¦ Ã º e . ¸y 9 / B N" î ñ @ / C â

ñ @ /q \ ¦ Ð & h & h 7 £ x H כ ` ¦ ^ ¦ Ã º e . s H /

B N" î ñ H " é ¶ ´ ú 6 £ § © ñ 6 x \ _ ô Ç q + þ A ½ + Ë

´

òõ \ _ # ñ_ ß ¼l & ñ ÷ & H X < ì ø Í # C â

ñ H + þ A f ¨ Ã ºs l M :ë H \ " é ¶ Ã º\ q Y V½ + É כ s l M

:ë H s . ì ø Í ñ 7 £ x y è H s Ä » H " é ¶

_ x 9 ¸ 7 £ x < Ê\ Ï ã J] X Ò ¦ s Å Òl & h Ü ¼ Ð H ; ¤ 7

£

¤ ¸ ; ¤ s & | 9 כ s l M :ë H \ 8 H ñ ì ø Í

| ¨

c כ Ü ¼ Ð \ V © ½ + É Ã º e . Õ ª Q " é ¶ Ã º # QÖ ¼ ô Ç> \ ¦

Å

Ü ¼ ½ + Ë F g \ _ K " f q 2 ¤ C Â Òì r \ " f ¸ Ï ã J] X Ò ¦

¸\ Ã Ð# H " é ¶ [ þ t õ Õ ªX O t · ú § É r " é ¶ [ þ t Ð * '# Q

| 9

כ s . ¢ ¸ H Ø æ[ t Ð K " f Ð " é ¶ _ ´ ú 6 £ §$ í ` ¦ { 9

>

÷ &# Q Ï ã J] X Ò ¦ ¸\ Ã Ð# H " é ¶ _ Ã º\ ¦ y èr ~ ´

כ

s . 7 £ ¤, C Â Òì r \ " f ¸ + þ A f ¨ Ã º 0 p x$ í s e > ) a

. " f í o " é ¶ x 9 ¸ Ð H x 9 ¸\ " f H ì ø Í

(6)

½ ¨ 7 Hë H [ j¸ o u " é ¶ \ " f 4 F g D ¥ ½ + Ë` ¦ s 6 x ô Ç È Òõ ñü < ì ø Í ñ : £ ¤$ í ì r$ 3 – ^ â 1 p x -433-

Fig. 10. The coupling power dependences in the 3 level system.(the probe intensity is 0.17 mW); (a) Bandwidth of the forward signal is increased. (b) The center of for- ward is blue shifted. (c) The height of the backward signal is increased. (d) the peak separation is increased in the two level system.

ñ_ ß ¼l t H כ Ü ¼ Ð K $ 3 | ¨ c Ã º e [2]. s Q ô

Ç K $ 3 É r È Òõ ñ\ ¸ Õ ª@ / Ð & h 6 x| ¨ c Ã º e . 7 £ ¤, / B N

"

î Å Ò Ã º\ " f ¸ ¸ F g _ f ¨ Ã º { 9 # Q l M :ë H \ : r

¸\ ¦ 8 ` ¦ o t > ÷ & # QÖ ¼ ô Ç> s © s ÷ & q

2 ¤ / B N" î 0 Au ¸ È Òõ ñ t > H d` ¦ z ´+ « >` ¦ :

x # S X % i . ; ¤ 7 £ x _ " é ¶ É r : r ¸ 7 £ x \

" é ¶ _ 5 Å q ¸ 7 £ x # è ß ¸e ¦ Q ; ¤ S X @ / Ð K

$ 3 ½ + É Ã º e . 2ï r 0 A ¸| \ " f È Òõ ñü < ì ø Í ñ_

: r ¸\ É r o ¸ 0 Aü < ° ú s [ O " î ½ + É Ã º e .

ì

ø Í , ¿ º \ -t ï r 0 A\ " f 8 £ ¤& ñ ô Ç ì ø Í ñ_ s & h

É

r 6 £ § õ ° ú . 3ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸ ¸| { 9 M :, ! s q_ : r ¸

\

¦ 7 £ x r ì ø Í ñ_ ß ¼l & h & h 7 £ x ô Ç> u

\ s Ø Ô! 3 ` ¦ M :, ¸y 9 t H כ ` ¦ ^ ¦ Ã º e . s M

: Fig. 4(c) 340 K ñ\ ¦ Ð ì ø Í ñ_ x ß ¼ ¿ º > h

Ð * ' H כ ` ¦ ^ ¦ Ã º e . Ä ºo z ´+ « > ¸| \ " f H s X O

>

x ß ¼ ¿ º > h Ð ° ú t H & ³ © É r 3 ↔ 4, 3 ↔ 3 ⁰ s

\ ½ + ËF g` ¦ Å Ò Ã º î ß & ñ o r ( ` ¦ M : 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 . Õ ª

Q 3 ↔ 2 ⁰ s \ ½ + ËF g` ¦ ¦& ñ r ( ` ¦ M : H ì ø Í

ñ ¿ º > h_ x ß ¼\ ¦ ° ú H & ³ © ` ¦ 8 £ ¤& ñ ½ + É Ã º \ O % 3 . s

H 4 ↔ 2 ⁰ s É r F K t ÷ &# Q e l M :ë H \ ¸ F g õ ©

ñ 6 x H " é ¶ _ Ã º _ \ O H כ s Å Ò " é ¶ { 9 כ Ü ¼

Ð \ V © ½ + É Ã º e . 2ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸ ¸| \ " f ½ + ËF g

`

¦ 4 ↔ 5 ⁰ s \ Å Ò Ã º î ß & ñ o r ( ` ¦ M :, 8 £ ¤& ñ ) a ì ø Í

ñ Fig. 3.(c) H 3ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸\ " f H ^ ¦ Ã º \ O H :

£ ¤f ç s e . F ⁰ = 5 s H % \ " f [ j > h_ x ß ¼\ ¦

ì ø Í ñ 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 . s ñ H 3ï r 0 A\ -t ½ ¨ ¸

Fig. 11. (a) Measured forward spectra in several cou- pling powers that propagate in the opposite direction of the probe beam(the probe power was 0.02 mW), where the other coupling beam power was fixed in the 2 level system. The coupling powers were 21.5, 12.2, 6.8, 2.6 and 1.4 mW for curves i ,ii ,iii, iv and v. (b) Measured backward spectra in several coupling powers that propa- gate in the opposite direction of the probe beam, where the other coupling power was fixed in the 2 level system.

(c) Measured forward spectra in several coupling powers that propagate in the same direction as the probe beam (the probe power was 0.02 mW), where the other cou- pling beam power was fixed in the 2 level system. The coupling powers were 2.6, 1.4, 1 and 0.01 mW for curves i ,ii ,iii and iv. (d) Measured backward spectra in several coupling powers that propagate in the same direction as the probe beam ,the other coupling beam power was fixed in two level system. The coupling power of the same direction as the coupling powers were 2.6, 1.4, 1 and 0.01 mW for curves i ,ii ,iii and iv.

\

" f 8 £ ¤& ñ ) a ì ø Í ñü < ° ú s : r ¸ 7 £ x < Ê\ x ß

¼_ ß ¼l 7 £ x ô Ç> u \ s Ø Ô × ¦ # Q[ þ t 9, [ j

>

h_ x ß ¼ × æ ª A á ¤ © o ñ ¿ º > h_ b # Q ç ß s

: r ¸ 7 £ x < Ê\ & h & h × ¦ # Q H H כ s . Ä ºo z

´+ « > ¸| \ " f H [ j > h_ x ß ¼\ ¦ ° ú H ì ø Í ñ H 2ï r 0 A

\

-t ½ ¨ ¸\ " f í H¨ 8 s 4 ↔ 5 ⁰ s \ " f ë ß Ä

»{ 9 > 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 ¦ ½ + ËF g` ¦ 4 ↔ 3, 4 ↔ 4 ⁰ s \ Å

Ò Ã º î ß & ñ o r ( ` ¦ M : H _ x ß ¼ë ß ` ¦ ° ú H ì ø Í

ñ 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 . Fig. 3(c)\ " f F ⁰ = 5 , F ⁰ = 4 s

\ " f 8 £ ¤& ñ ÷ & H ì ø Í ñ_ " é ¶ É r ½ + ËF g s 4 ↔ 5 ⁰ s

\ Å Ò Ã º î ß & ñ o ÷ &# Qe Ü ¼Ù ¼ Ð F ⁰ =5 ñ_ î r X

< ñ H í of ¨ Ã ºì rF g ¸| \ _ K ¸ F g _ f ¨ Ã ºÖ ¦ s Å

Òl & h Ü ¼ Ð K B | 9 _ Ï ã J] X Ò ¦ s Å Òl & h Ü ¼ Ð ô Ç כ s

" é ¶ s t ë ß F ⁰ = 4 s \ " f V − + þ A l Ä » ¸È Ò õ

¸| \ _ K ¸ F g _ f ¨ Ã ºÖ ¦ _ Å Òl & h o B

| 9

_ Ï ã J] X Ò ¦ o_ " é ¶ s .

(7)

-434- ô Ç² D GÓ ü t o < Æ rt “D hÓ ü t o ”, Volume 55, Number 6, 2007¸ 12 Z 4

Fig. 12. (a) Measured forward spectra in several coupling powers that propagate in the opposite direction for the probe beam (the probe power was 0.17 mW), where the other coupling power was fixed in the 3 level system. The coupling powers were 22, 6.8, 2.5, 1.0 and 0.2 mW (b) Measured backward spectra in several coupling powers that propagate in the opposite direction for the probe beam, where the other coupling power was fixed in the 3 level system.

2. 2 Ç U Ø üÑ ÷ 3Ç U Ø ü ; c .U y ¢; c" e + s Ç¶ ¥° Ë Ñ8 ý : gM

;

c Â \ ¥ Þ Ã Å Æ ì Å× D

Fig. 6.` ¦ Ð ¸ F g _ 8 ú x [ jl 0.01 mW { 9 M :,

½

+ ËF g _ [ jl 7 £ x < Ê\ 2ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸\ " f È Ò õ

ñ_ ½ × ¼; ¤ õ ì ø Í ñ_ ; ¤ s 7 £ x % i ¦, È Òõ

ñü < C â ñ ] j ) a ì ø Í ñ_ ß ¼l 7 £ x % i

. È Òõ ñ_ ; ¤ 7 £ x H y © ô Ç ½ + ËF g \ _ ô Ç ; ¤ S X

@

/ (power broadening) " é ¶ s ¦, ì ø Í ñ_ ß ¼l

7 £

x H כ É r ½ + ËF g _ [ jl 7 £ x < Ê\ d (2)\

"

f \ V © ½ + É Ã º e H כ õ ° ú s 3 q + þ A´ òõ \ _ K B

| 9

_ Ï ã J] X Ò ¦ _ o 7 £ x H כ s " é ¶ s . s M :, < É ª p

Ðî r כ É r [ j x ß ¼ × æ î r X < ì ø Í ñ\ ¦ ÐE $ Þ Ôî ß / B G

Ü ¼ Ð Õ ª 9" f Z } s o\ ¦ 8 £ ¤& ñ Fig. 7(e)ü < ° ú s

Fig. 13. Measured spectra for several probe powers in the 2 level system. The probe powers were 0.05, 0.09, 0.16 and 0.17 mW. (the coupling power was 22 mW) (a) Forward signal (b) Backward signal.

è ß . ½ + ËF g _ [ jl 7 £ x < Ê\ " é ¶ _ Ï ã J] X Ò

¦ _ o & h 7 £ x # íl \ H ì ø Í ñ| ¾ Ós 7 £ x

t ë ß Ï ã J] X Ò ¦ _ o í o © I \ s Ø Ô Fig. 8õ

° ú

s ¸y 9 © @ /& h Ü ¼ Ð / B N ç ß & h Ï ã J] X Ò ¦ _ o y

è÷ &# Q ì ø Í ñ| ¾ Ós × ¦ # Q[ þ t כ s . Fig. 6.(a) − (ii) È Ò õ

ñ\ ¦ ¶ ú ( R Ð , / B N" î 1 l x Ã º\ " f −30 MHz, +30 MHz b # Q Â Òì r \ " f © @ /& h Ü ¼ Ð È Òõ | ¾ Ós ß ¼> y è

)

a Â Ò ¿ º Â Òì r` ¦ ^ ¦ Ã º e . s ü < H @ / ¸& h Ü ¼ Ð Fig.

6(b) ₋ (ii) P : ì ø Í ñ\ ¦ ¶ ú ( R Ð , / B N" î 1 l x Ã º\ " f

−30 MHz, +30 MHz b # Q Â Òì r \ " f © @ /& h Ü ¼ Ð ì ø Í

|

¾ Ós ß ¼> 7 £ x ô Ç ¿ º Â Òì r` ¦ ^ ¦ Ã º e . ½ + ËF g _ [ jl

\

¦ 7 mW \ " f 22 mW t 7 £ x r & Ð , È Òõ ñü < ì ø Í

ñ_ y y / B N" î 1 l x Ã º Å Ò0 A_ ¿ º ñ_ ç ß s & h

& t ¦ î r X < ñ Z } É r 1 l x Ã º A á ¤ Ü ¼ Ð ¼ # s ) a .

½ + ËF g _ [ jl 7 £ x < Ê\ Fig. 7(a),(b)ü < ° ú s × æ

© ñ ' õ AÒ o ¼ # s ÷ & H כ ` ¦ ^ ¦ Ã º e .

#

l " f < É ª p Ðî r כ É r ½ + ËF g _ [ jl 2.7 mW { 9 M :

H ì ø Í ñ ¿ º > h_ x ß ¼ë ß ° ú H H & h s . ½ + Ë

(8)

½ ¨ 7 Hë H [ j¸ o u " é ¶ \ " f 4 F g D ¥ ½ + Ë` ¦ s 6 x ô Ç È Òõ ñü < ì ø Í ñ : £ ¤$ í ì r$ 3 – ^ â 1 p x -435-

Fig. 14. Measured spectra for several probe powers in the 3 level system. The probe powers were 0.17, 0.07 and 0.02 mW (the coupling power was 22 mW, the tem- perature was 302 K) (a) Forward signal (b) Backward signal.

F

g _ [ jl \ ¦ 7 £ x r ( \ x ß ¼_ > hÃ º 7 £ x ¦

1 l x õ ì r o Ð [ O " î ½ + É Ã º e [2]. Fig. 7(c)ü < (d) H È

Òõ ñü < ì ø Í ñ_ / B N" î 1 l x Ã º H % \ e H î r X <

ñ_ l Ö ¦ l ½ + ËF g _ [ jl \ & h & t H כ

`

¦ Ð# ï r . Fig. 9−10.` ¦ : x K 3ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸\ " f

ñ o\ ¦ ¶ ú ( R Ð , ½ + ËF g _ [ jl 7 £ x < Ê\ È

Òõ ñ_ ½ × ¼; ¤, ì ø Í ñ_ ; ¤ õ ß ¼l È Òõ ñ ü

< ì ø Í ñ_ × æd s ' õ AÒ o¼ # s ÷ & H & h 1 p x s 2ï r 0 A \

-t ½ ¨ ¸ü < ° ú É r â ¾ Ó$ í ` ¦ ° ú ¦ H כ ` ¦ ^ ¦ Ã º e

%

3 t ë ß 3ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸\ " f È Òõ ñ_ l Ö ¦ l H

½

+ ËF g _ [ jl 7 £ x ½ + ÉÃ º2 ¤ y è H â ¾ Ó` ¦ Ð% i . Õ ª o

r 0 A ì r o { 9 # Q 3> h_ x ß ¼\ ¦ ° ú É r ì ø Í ñ 8 £ ¤& ñ

÷

&% 3 ~ כ õ ° ú s 3ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸\ " f H 2 > h_ x ß ¼

\

¦ ° ú É r ì ø Í ñ\ ¦ 8 £ ¤& ñ % i .

3. ¤ + s Ç¶ ¥° Ë Ñ8 ý : gM õ u § " ez º ª 4 { ¿ Fù p § C I FW Þ

Ã Å Æ ì Å× D

¸ F g õ ° ú É r ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H ½ + ËF g` ¦ ωc 1 , ¸

F g õ ì ø Í@ / ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H ½ + ËF g` ¦ ωc 2 ¦ Â Ò Ø

Ô . 2ï r 0 Aü < 3ï r 0 A\ -t ½ ¨ ¸\ " f ¿ º ½ + ËF g × æ ô ÇA á ¤

½ + ËF g _ [ jl \ ¦ or v " f Fig. 11−12ü < ° ú É r ñ

\

¦ 8 £ ¤& ñ % i . $ 2ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸ ¸| \ " f ñ

o\ ¦ ¶ ú ( R Ð . ! s q_ : r ¸\ ¦ 314 K Ð Ä »t ¦ ¿ º

½

+ ËF g _ [ jl \ ¦ 21.5 mW Ð ° ú > ô Ç ¸ F g õ ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ Ó Ü

¼ Ð ' H ½ + ËF g _ [ jl \ ¦ y èr & Ð È Òõ

ñ_ / B N" î 1 l x Ã º Â Òì r _ È Òõ | ¾ Ós & h y è " f

l Ä » ¸f ¨ Ã º ñ\ ¦ % 3 ` ¦ Ã º e . ¢ ¸ô Ç ì ø Í ñ_

o\ ¦ Ð , ¿ º ½ + ËF g _ [ jl \ ¦ 1 l x r \ y èr ( ` ¦ M :ü <

1 l x{ 9 > ^ & h ì ø Í ñ_ ß ¼l H y è % i Ü ¼ 9 [ j x

ß ¼ × æ ª A á ¤ ¿ º ñ_ ç ß s & h × ¦ # Q[ þ t # Q ¿ º > h_ x

ß ¼\ ¦ ° ú > ) a . # l " f < É ª p Ðî r & h É r ¿ º > h x ß ¼_ 0

Au s . ¿ º ½ + ËF g _ [ jl \ ¦ { 9 & ñ > y èr ( ` ¦ M :

l

x Ã º x ß ¼ $ 4 R" f î r X < x ß ¼ü < Õ ª Ð Z }

É r 1 l x Ã º\ ¦ ° ú É r x ß ¼ 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 ~ כ õ H ² ú o ¸

F g õ ê ø Íô Ç ½ + ËF g _ [ jl \ ¦ 21.5 mW Ð ¦& ñ r v ¦

¸ F g õ ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H ½ + ËF g _ [ jl ë ß ` ¦ y

èr ( ` ¦ M : H Fig. 11(b) ü < ° ú s î r X < x ß ¼ Ð Z } É r

Ð ± ú É r 1 l x Ã º_ x ß ¼ 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 .

6 £ § É r ¸ F g õ ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H ½ + ËF g _ [ j l

\ ¦ ¦& ñ ¦ ê ø Íô Ç ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H ½ + ËF g _ [ j l

\ ¦ y èr v " f È Òõ ñü < ì ø Í ñ_ o\ ¦ Ð ¤

. Fig. 11(c)ü < ° ú s È Òõ ñ H & h í of ¨ Ã ºì rF g

ñ Ð 7 # Q y ¤ . s M :, ì ø Í ñ H î r X < x ß ¼ Ð

± ú

É r 1 l x Ã º_ x ß ¼ $ t " f î r X < x ß ¼ü <

Õ

ª Ð Z } É r 1 l x Ã º_ x ß ¼ 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 Ü ¼ 9 ½ + ËF g _ [

jl \ ¦ 0.01 mW t ± ú Ò ?` ¦ M : H î r X < x ß ¼ë ß 8 £ ¤& ñ

÷

&% 3 . Fig. 11(d).

Fig. 12 H Λ-+ þ A 3ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸ ¸| \ " f ! s q_ : r

¸\ ¦ 312 K Ð Ä »t r v ¦ ¿ º ½ + ËF g _ [ jl \ ¦ 22 mW Ð 1

l x{ 9 > ô Ç Ê ê, ¸ F g õ ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H ½ + Ë F

g (ω C

₂

) _ [ jl \ ¦ y èr ( . Fig. 12(a) H È Òõ ñ _

/ B N" î 1 l x Ã º Â Ò H _ È Òõ | ¾ Ós & h 7 £ x # l Ä

» ¸È Òõ ñ Ð 7 H ¸_ þ v` ¦ í H & h Ü ¼ Ð Ð# Å Ò ¦ e

(9)

-436- ô Ç² D GÓ ü t o < Æ rt “D hÓ ü t o ”, Volume 55, Number 6, 2007¸ 12 Z 4

@

\

_ ô Ç B | 9 _ Ï ã J] X Ò ¦ o ´ òõ y è % i ¦ s Ð K

ì ø Í ñ| ¾ Ós y è H כ ` ¦ ^ ¦ Ã º e .

4. 2 Ç U Ø üÑ ÷ 3Ç U Ø ü ; c .U y ¢; c" e º ° Ë Ñ8 ý : gM

;

c Â \ ¥ Þ Ã Å Æ ì Å× D

2ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸\ " f ¸ F g _ [ jl \ ¦ 7 £ x r ( \

È Òõ ñü < ì ø Í ñ_ o\ ¦ Ð ½ + ËF g _ [ j l

\ ¦ 7 £ x r ( ` ¦ M :ü < Ä » > / B N" î 1 l x Ã º H % _ î

r X < x ß ¼_ ß ¼l ü < l Ö ¦ l 7 £ x ô Ç . t ë ß Ä ºo z ´ +

« > ¸| \ " f H ñ_ 0 Au o H _ \ O H כ Ü ¼ Ð 8 £ ¤

&

ñ ÷ &% 3 . Fig. 13(a)(b) 3ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸\ " f H È Òõ

ñ_ o H 2ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸ü < Ä » t ë ß ì ø Í

ñ H ¸ F g _ [ jl 7 £ x < Ê\ / B N" î 1 l x Ã º 0 Au (F ⁰ = 4) ñ Ð Z } É r Å Ò Ã º\ " f ¢ ¸ É r ñ Ò q t

$ í

÷ &# Q Fig. 14(a)ü <(b)\ " f% ! 3 ¿ º > h_ x ß ¼\ ¦ ° ú É r ì ø Í

ñ 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 .

IV. + s Ç Â ] Ø

Ä

ºo H z ´+ « >\ " f í of ¨ Ã ºì rF g õ l Ä » ¸È Òõ ¸

|

#

¸ F g _ ' ~ ½ Ó ¾ Óõ & ñ ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð D h Ðî r F g s Ò q

t$ í ÷ & H " é ¶ o \ ¦ s 6 x # ¿ º \ -t ½ ¨ ¸\ " f 8 £ ¤& ñ ÷ &

H È Òõ ñ, ì ø Í ñ_ : £ ¤$ í ` ¦ ì r$ 3 K Ð ¤ . 2ï r 0 A ü

< 3ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸\ " f : r ¸\ ¦ 7 £ x r ( ` ¦ M : H 2 ï r 0

Aü < 3 ï r 0 A\ " f : r ¸\ ¦ 7 £ x r ( ` ¦ M : È Òõ ñü < ì ø Í

ñ_ ß ¼l ü < ; ¤ s 7 £ x % i . s H y y " é ¶ _ x 9

¸7 £ x ü < " é ¶ 5 Å q ¸ 7 £ x Ð ô Ç ¸e ¦ Q ; ¤ S X @ / " é ¶

Ü ¼ Ð K $ 3 ) a . ¢ ¸, 2 ï r 0 A\ " f : r ¸\ ¦ 7 £ x r ( ` ¦ M :

y

è H כ ` ¦ 8 £ ¤& ñ % i ¦ s " é ¶ \ @ /K " f H > í ß ` ¦ :

x K & ñ x 9 ì r$ 3 × æ s . t } Ü ¼ Ð ¸ F g õ ½ + ËF g _ [

jl \ ¦ y y 7 £ x r ( ` ¦ M :, 2ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸\ " f H

½ + ËF g _ [ jl \ ì ø Í ñ_ x ß ¼_ > hÃ º ¿ º > h

\

" f [ j > h Ð % i . s כ _ " é ¶ É r ac-Stark s 1 l x õ ì

r o Ð [ O " î ½ + É Ã º e ¦ 3ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸\ " f ¸ F g _

[ jl 7 £ x < Ê\ ¿ º > h_ x ß ¼\ ¦ ° ú H ì ø Í ñ

8 £ ¤& ñ ÷ & H " é ¶ É r Ð & ñ x 9 ô Ç ì r$ 3 s כ ¹½ ¨ ) a .

P

c p 8 ý ò k >

: r ½ ¨ H ô Ç² D G §" é ¶ @ / < Æ § < ÆÕ ü t ½ ¨q t " é ¶ \ _ K " f s

À Ò# Q& _ þ v m

Y

c p w Ã U Ø ô

[1] M. Bajcsy, A. S. Zibrov and M. D. Lukin, Nature 426, 638 (2003).

[2] Jun Lin, A.I. Rubiera and Yifu Zhn, Phys. Rev. A.

52, 6 (1995).

[3] P. F. Liao, D. M. Bloom and N. P. Economou, Appl.

Phys. Lett. 32, 813 (1978).

[4] D.J.Harter and R.W.Boyd, Phys. Rev. A. 29, 739 (1984).

[5] P. Verkerk et al., Phys. Rev. A. 34, 4008 (1986).

[6] M. Pinard et al., Phys. Rev. A. 35, 4679 (1987).

[7] R. W Boyd, Nonlinear Optics (Academic Press Inc., New York, 1992).

[8] R. E. Grove, F.Y. Wu and S. Ezekiel, Phys. Rev. A, 15, 1 (1977).

[9] B. R. Mollow, Phys.Rev. 188,1969 (1969).

(10)

½ ¨ 7 Hë H [ j¸ o u " é ¶ \ " f 4 F g D ¥ ½ + Ë` ¦ s 6 x ô Ç È Òõ ñü < ì ø Í ñ : £ ¤$ í ì r$ 3 – ^ â 1 p x -437-

The Characteristics of the Transmission and the Reflection Signals Based on Four-wave Mixing in a Cs Atomic System

M. K. Kim, L. Lee and J. B. Kim ^∗

Department of Physics Education, Korea National University of Education, Chung-Buk 363-791 (Received 3 December 2007)

We investigated the characteristics of the transmission and the reflection signals based on four- wave mixing in Cs 2-level and 3-level atomic systems. These signals depend on the transition, the laser intensity, and the temperature. With fixed detuning of an intense coupling laser for the Cs D2 line, the reflected spectrum exhibits three peaks for a 2-level system and two peaks for a 3-level, system as a probe laser is scanned across the same Cs D2 line.

PACS numbers: 32.30.-r

Keywords: Four wave mixing, Cs atoms, Electromagnetically induced transparency, Saturated absorption spectroscopy

∗

E-mail: [email protected]

 ½ ¨ 7 Hë H Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 55, Number 6, 2007¸ 12 Z 4, pp. 428∼437

   ½ ¨ 7 Hë  H  Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 55, Number 6, 2007¸  12 Z 4, pp. 428∼437

:

g Õ Û Ì ¦ R ; c" e 4° Ë Ñ  Ì g ¶  ¥ ù p § T  Ó Þ X ¢  ¼Ê ÝÞ Ã Å ÆÑ ÷   m Þ Ã Å Æ  ¤V R Ë Ä Z ØV Ä

 » * > # Ü  · T   Ð ·  »^ ï B õ i ; ∗

ô

 Ç² D G  §" é ¶ @ / < Æ § Ó ü t o  §¹ ¢ ¤ õ , ' õ A" é ¶ 363-791 (2007¸  12 Z 4 3{ 9  ~ Ã Î6 £ §)

[

j¸ o u " é ¶   7 £ x l \ " f 4 F g   D ¥ ½ + Ë z ´+ « >`  ¦ :  x K  2ï  r 0 Aü < 3ï  r 0 A \  -t  ½ ¨ ¸\ " f È Òõ   ñü < ì ø Í   ñ

\ 

¦ 8 £ ¤& ñ % i  .   ½ + ËF g`  ¦ [ j¸ o u D2  s   \  Å Ò Ã º î ß & ñ o r v  ¦  ¸  F g`  ¦   or v   " f 2ï  r 0 A\ " f

 

H 3 > h_  x ß ¼\  ¦ ° ú  ¦ 3ï  r 0 A\ " f  H 2 > h_  x ß ¼\  ¦ ° ú   H ì ø Í   ñ\  ¦ 8 £ ¤& ñ % i Ü ¼ 9, s \  ¦ ì  r$ 3 l  0 A K

  : r  ¸,   ½ + ËF g õ   ¸  F g _  [ jl , ¿ º   ½ + ËF g _  [ jl \    É r   o\  ¦ 8 £ ¤& ñ #  & ñ $ í & h Ü ¼ Ð K $ 3 % i 

.

PACS numbers: 32.30.-r

Keywords: 4F g   D ¥ ½ + Ë, [ j¸ o u " é ¶  ,    l  Ä » ¸ È Òõ ,  í o f  ¨ Ã º ì  rF g

I. " e Â ] Ø

Ó

ü t| 9 _  q   + þ A$ í \  @ /ô  Ç ´ ú § É r   ½ ¨ t F K  t  Ã º'  

÷

&# Q M ® o . " é ¶  _    ´ ú 6 £ § $ í `  ¦ s 6 x #  / B N" î   1 l x Ã º\  ¦

° ú

  H  ¸  F g _  È Òõ | ¾ Ó`  ¦ 7 £ x;  ¤ r v   H    l Ä » ¸È Òõ ü <

"

f Ð ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð   '     H y © ô  Ç * 3 á Ô F g õ    ô  Ç  ¸  F

g`  ¦ s 6 x #   ¸  F g õ  0 A © (  Y U (phase conjugate) 



 ñ\  ¦ ¹ 1 Ô  H 4 F g   D ¥ ½ + Ë É r Ó ü t| 9 _  q   + þ A$ í `  ¦ ¸ ú   Ð# Å Ò



 H < É ª p  Ðî  r   õ [ þ t s   [1,2].

2ï  r 0 A  ¸| \ " f   ½ + ËF g õ   ¸  F g _  [ jl \     ¿ º

>

h < Ê É r [ j > h_  x ß ¼\  ¦ ° ú   H ì ø Í   ñ\  @ /ô  Ç   ½ ¨  H 1970¸  @ / s Ê ê  Ö ¸ µ 1 Ïy    '  ÷ &# Q M ® o Ü ¼ 9 Õ ª " é ¶   s  Ó ü t o 

&

h Ü ¼ Ð ¸ ì  r" î >  ½ ©" î ÷ &# Q M ® o  [3–9].

Ä

ºo   H [ j¸ o u " é ¶  \  ¦ s 6 x #  " f Ð  É r \  -t  ½ ¨



¸ 7 £ ¤,  í of  ¨ Ã ºì  rF g ½ ¨ ¸ (Saturation Absorption Spec- troscopy; 2ï  r 0 A)ü <    l Ä » ¸È Òõ ½ ¨ ¸ (Electromag- netically Induced Transparency; 3ï  r 0 A)\  ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼



Ð   '     H   ½ + ËF g`  ¦ Æ Ò #  4 F g   D ¥ ½ + Ë  ¸| `  ¦ ë ß  7

á

¤ >  ô  Ç Ê ê, ¿ º \  -t ½ ¨ ¸\ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç   ñ\  ¦ q  §

% i  . 1 l x{ 9  q Å Ò Ã º (Ω c )\  ¦ ° ú  ¦ " f Ð ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ Ó (+z,−z) Ü ¼ Ð   '     H y © ô  Ç   ½ + ËF gE c (  1 l x Ã º : ω c ,  Ã

º : k c ,) É r B | 9  ? /\  & ñ  ©  \  ¦ + þ A$ í ô  Ç . & ñ  ©  _    ;  ¤



É r Ω c cos(k c z) \  q Y V  ¦ Ã º  H k c , Õ ªo  ¦ & ñ  ©   Å Ò l

  H 2π/k c s  .   ô  Ç  ¸  F g (  1 l x Ã º : ω b , Ã º : k b ) s  B

| 9  ? /\  ¦ :  x õ ½ + É M : : £ ¤& ñ Å Ò Ã º  H ¢ - a  y  é ß   ) a . B 

| 9

 ? /\  + þ A$ í  ) a & ñ  ©    H B | 9 _  f  ¨ Ã ºÖ  ¦ õ  ì  r í ß Ö  ¦`  ¦ ß ¼

E-mail: [email protected]

>

   or &  ½ ©g Ë :& h   Ï ã J] X Ò  ¦   o\  ¦ Ä » ¸  ¦ F g  < Æ 



 + þ A$ í ÷ &l  M :ë  H s  . s M :,  ¸  F g õ    ½ + ËF g _   ¸|

\

    F g  < Æ   _  Ò q t$ í " é ¶    É r ß ¼>  ¿ º t  Ð ½ ¨ì  r ) a

.   ½ + ËF g õ   ¸  F g s     l Ä » ¸È Òõ   ¸| `  ¦ ë ß 7 á ¤ ½ + É

 â

Ä º, " f Ð ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð   '     H   ½ + ËF g s  ë ß   H & ñ  © 

_  n  Â Òì  r É r   ½ + ËF g _  [ jl  0s  ÷ &# Q n  Â Òì  r

\

" f  H    l Ä » ¸È Òõ  ´ òõ  \ O # Qt  ¦  © @ /& h Ü ¼ Ð  ¸



 F g _  f  ¨ Ã º| ¾ Ós  ß ¼>  7 £ x ô  Ç . ì ø Í  \  C  Â Òì  r \ " f  H

 

½ + ËF g õ   ¸  F g s     l Ä » ¸È Òõ   ¸| `  ¦ ë ß 7 á ¤ #   ¸



 F g _  È Òõ | ¾ Ós  7 £ x ô  Ç . s X O >  & ñ  ©  _  C ü < n  Â

Òì  r \ " f  ¸  F g _  f  ¨ Ã º| ¾ Ós  Å Òl & h Ü ¼ Ð   o   / B N ç ß 

&

h Ü ¼ Ð B | 9 _  Ï ã J] X Ò  ¦`  ¦ Å Òl & h Ü ¼ Ð   o #  F g  < Æ   

\

 ¦ + þ A$ í >   ) a . s  M :, ¿ º > h_    ½ + ËF g õ  ô  Ç > h_   ¸



 F g s  " f Ð  D ¥ ½ + Ë÷ &# Q B | 9 `  ¦ È Òõ  ~   ¸  F g õ  (  Y U 0

A © `  ¦ ° ú   H    l  \  ¦ D h\  v >  + þ A$ í ô  Ç . s  כ `  ¦ 4 F g 



½ ¨ 7 Hë H Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 55, Number 6, 2007¸ 12 Z 4, pp. 428∼437

½ ¨ 7 Hë H Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 55, Number 6, 2007¸ 12 Z 4, pp. 428∼437

g Õ Û Ì ¦ R ; c" e 4° Ë Ñ Ì g ¶ ¥ ù p § T Ó Þ X ¢ ¼Ê ÝÞ Ã Å ÆÑ ÷ m Þ Ã Å Æ ¤V R Ë Ä Z ØV Ä

» * > # Ü · T Ð · »^ ï B õ i ; ^∗

Ç² D G §" é ¶ @ / < Æ § Ó ü t o §¹ ¢ ¤ õ , ' õ A" é ¶ 363-791 (2007¸ 12 Z 4 3{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

j¸ o u " é ¶ 7 £ x l \ " f 4 F g D ¥ ½ + Ë z ´+ « >` ¦ : x K 2ï r 0 Aü < 3ï r 0 A \ -t ½ ¨ ¸\ " f È Òõ ñü < ì ø Í ñ

\

¦ 8 £ ¤& ñ % i . ½ + ËF g` ¦ [ j¸ o u D2 s \ Å Ò Ã º î ß & ñ o r v ¦ ¸ F g` ¦ or v " f 2ï r 0 A\ " f

H 3 > h_ x ß ¼\ ¦ ° ú ¦ 3ï r 0 A\ " f H 2 > h_ x ß ¼\ ¦ ° ú H ì ø Í ñ\ ¦ 8 £ ¤& ñ % i Ü ¼ 9, s \ ¦ ì r$ 3 l 0 A K

: r ¸, ½ + ËF g õ ¸ F g _ [ jl , ¿ º ½ + ËF g _ [ jl \ É r o\ ¦ 8 £ ¤& ñ # & ñ $ í & h Ü ¼ Ð K $ 3 % i

.

Keywords: 4F g D ¥ ½ + Ë, [ j¸ o u " é ¶ , l Ä » ¸ È Òõ , í o f ¨ Ã º ì rF g

ü t| 9 _ q + þ A$ í \ @ /ô Ç ´ ú § É r ½ ¨ t F K t Ã º'

&# Q M ® o . " é ¶ _ ´ ú 6 £ § $ í ` ¦ s 6 x # / B N" î 1 l x Ã º\ ¦

H ¸ F g _ È Òõ | ¾ Ó` ¦ 7 £ x; ¤ r v H l Ä » ¸È Òõ ü <

f Ð ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H y © ô Ç * 3 á Ô F g õ ô Ç ¸ F

g` ¦ s 6 x # ¸ F g õ 0 A © ( Y U (phase conjugate)

ñ\ ¦ ¹ 1 Ô H 4 F g D ¥ ½ + Ë É r Ó ü t| 9 _ q + þ A$ í ` ¦ ¸ ú Ð# Å Ò

H < É ª p Ðî r õ [ þ t s [1,2].

2ï r 0 A ¸| \ " f ½ + ËF g õ ¸ F g _ [ jl \ ¿ º

h < Ê É r [ j > h_ x ß ¼\ ¦ ° ú H ì ø Í ñ\ @ /ô Ç ½ ¨ H 1970¸ @ / s Ê ê Ö ¸ µ 1 Ïy ' ÷ &# Q M ® o Ü ¼ 9 Õ ª " é ¶ s Ó ü t o

h Ü ¼ Ð ¸ ì r" î > ½ ©" î ÷ &# Q M ® o [3–9].

ºo H [ j¸ o u " é ¶ \ ¦ s 6 x # " f Ð É r \ -t ½ ¨

¸ 7 £ ¤, í of ¨ Ã ºì rF g ½ ¨ ¸ (Saturation Absorption Spec- troscopy; 2ï r 0 A)ü < l Ä » ¸È Òõ ½ ¨ ¸ (Electromag- netically Induced Transparency; 3ï r 0 A)\ ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼

Ð ' H ½ + ËF g` ¦ Æ Ò # 4 F g D ¥ ½ + Ë ¸| ` ¦ ë ß 7

¤ > ô Ç Ê ê, ¿ º \ -t ½ ¨ ¸\ " f 8 £ ¤& ñ ô Ç ñ\ ¦ q §

% i . 1 l x{ 9 q Å Ò Ã º (Ω c )\ ¦ ° ú ¦ " f Ð ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ Ó (+z,−z) Ü ¼ Ð ' H y © ô Ç ½ + ËF gE _c ( 1 l x Ã º : ω c , Ã

º : k ^c ,) É r B | 9 ? /\ & ñ © \ ¦ + þ A$ í ô Ç . & ñ © _ ; ¤

É r Ω c cos(k c z) \ q Y V ¦ Ã º H k c , Õ ªo ¦ & ñ © Å Ò l

H 2π/k c s . ô Ç ¸ F g ( 1 l x Ã º : ω ^b , Ã º : k ^b ) s B

| 9 ? /\ ¦ : x õ ½ + É M : : £ ¤& ñ Å Ò Ã º H ¢ - a y é ß ) a . B

? /\ + þ A$ í ) a & ñ © H B | 9 _ f ¨ Ã ºÖ ¦ õ ì r í ß Ö ¦` ¦ ß ¼

or & ½ ©g Ë :& h Ï ã J] X Ò ¦ o\ ¦ Ä » ¸ ¦ F g < Æ

+ þ A$ í ÷ &l M :ë H s . s M :, ¸ F g õ ½ + ËF g _ ¸|

F g < Æ _ Ò q t$ í " é ¶ É r ß ¼> ¿ º t Ð ½ ¨ì r ) a

. ½ + ËF g õ ¸ F g s l Ä » ¸È Òõ ¸| ` ¦ ë ß 7 á ¤ ½ + É

â

Ä º, " f Ð ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H ½ + ËF g s ë ß H & ñ ©

_ n Â Òì r É r ½ + ËF g _ [ jl 0s ÷ &# Q n Â Òì r

" f H l Ä » ¸È Òõ ´ òõ \ O # Qt ¦ © @ /& h Ü ¼ Ð ¸

F g _ f ¨ Ã º| ¾ Ós ß ¼> 7 £ x ô Ç . ì ø Í \ C Â Òì r \ " f H

½ + ËF g õ ¸ F g s l Ä » ¸È Òõ ¸| ` ¦ ë ß 7 á ¤ # ¸

F g _ È Òõ | ¾ Ós 7 £ x ô Ç . s X O > & ñ © _ C ü < n Â

Òì r \ " f ¸ F g _ f ¨ Ã º| ¾ Ós Å Òl & h Ü ¼ Ð o / B N ç ß

h Ü ¼ Ð B | 9 _ Ï ã J] X Ò ¦` ¦ Å Òl & h Ü ¼ Ð o # F g < Æ

¦ + þ A$ í > ) a . s M :, ¿ º > h_ ½ + ËF g õ ô Ç > h_ ¸

F g s " f Ð D ¥ ½ + Ë÷ &# Q B | 9 ` ¦ È Òõ ~ ¸ F g õ ( Y U 0

A © ` ¦ ° ú H l \ ¦ D h\ v > + þ A$ í ô Ç . s כ ` ¦ 4 F g

D ¥ ½ + Ës ¦ ô Ç [7].

n = n ₀ − ik (1)

l " f, z ´Ã ºÂ Òì r n 0 H Ï ã J] X Ò ¦, ) Ã ºÂ Òì r k H f ¨ Ã º> Ã º s

.

3 á Ô F g õ ¸ F g s l Ä » ¸È Òõ ¸| ` ¦ ë ß 7 á ¤ t 3

w ½ + É â Ä º, d (1) Ä º _ ¿ º P : ½ Ó_ > Ã º f ¨ Ã ºÖ ¦ s

_ \ O > ÷ &# Q z ´Ã ºÂ Òì r ë ß z > ) a . q + þ A כ ¹ ` ¦ ¦

9½ + É â Ä º Ï ã J] X Ò ¦ _ o H y n C_ [ jl \ q Y V Ù ¼ Ð y n C _

[ jl \ Ï ã J] X Ò ¦ s ² ú t > ) a .

½ ¨ 7 Hë H [ j¸ o u " é ¶ \ " f 4 F g D ¥ ½ + Ë` ¦ s 6 x ô Ç È Òõ ñü < ì ø Í ñ : £ ¤$ í ì r$ 3 – ^ â 1 p x -429-

Fig. 1. Energy level diagrams; (a) coupling (4 ↔ 5 ⁰ ), probe(4 ↔ 5 ⁰ ) for the 2 level system (b) coupling (3 ↔ 4 ⁰ ), probe(4 ↔ 5 ⁰ ) for the 3 level system.

" f / B N ç ß & h Ü ¼ Ð Å Òl & h Ï ã J] X Ò ¦ o Ò q tl > ÷ &

¦ : £ ¤& ñ © ` ¦ ° ú H ¸ F g _ È Òõ (È Òõ ñ) H é ß

& ¦ ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H ¸ F g ( ì ø Í ñ)s Ò q t$ í

)

a . Ä ºo H Fig. 1(a) ü < ° ú s 1 l x{ 9 ô Ç \ -t ï r 0 A\ ¦ ° ú

¦ " f Ð ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H ½ + ËF g õ ¸ F g` ¦ s 6

x # í of ¨ Ã ºì rF g ñ (2ï r 0 A)ü < Fig. 1(b)ü < ° ú s

f Ð É r \ -t ï r 0 A\ ¦ ° ú ¦ " f ¦ ° ú É r ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð '

H ½ + ËF g õ ¸ F g` ¦ s 6 x # Λ − + þ A l Ä » ¸È Ò õ

ñ (3ï r 0 A)\ @ / # ½ + ËF g` ¦ & ñ © ¸| ` ¦ ë ß 7 á ¤

> # y y _ È Òõ ñ_ o\ ¦ 8 £ ¤& ñ ¦ ¸ F g s

' ~ ½ Ó ¾ Ó_ ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ì ø Í ÷ &# Q ¸ H ñ\ ¦ 8 £ ¤

ñ % i . ¢ ¸ô Ç : r ¸, * 3 á Ô F g _ [ jl ü < Å Ò Ã º o\

È Òõ ñü < ì ø Í ñ\ ¦ 8 £ ¤& ñ % i .

II. ÷ m Ç] M öX ê sV

ñ © \ ¦ s 6 x K B | 9 _ Ï ã J] X Ò ¦` ¦ or & r] X

¦ + þ A$ í l 0 Aô Ç z ´+ « > © u H Fig. 2 ü < ° ú . z ´+ « >` ¦ 0 A K

" f © : r \ " f 852 nm © _ F g` ¦ µ 1 Ï r v H ¿ º @ /_ ì

ø Í ¸^ Y Us $ ( ½ + ËF g Y Us $ , ¸ F g Y Us $ )\ ¦ 6 x

% i ¦ y y _ þ j@ / Ø ¦§ 4 ª É r 63 mW, 23 mW s 9, ¿ º F

g _ é ß & h É r y y 9 mm ² , 3 mm ² s . Ø ¦§ 4 F g` ¦ Cs" é ¶ \ @ / # ¸e ¦ Q ´ òõ \ ¦ ] j ô Ç ¦ì r K ì rF g` ¦