利用预估校正-时域有限差分(PC-FDTD)法求解全波Maxwell-Bloch方程,研究介质粒子数密度(N)对飞秒Gauss型激光脉冲在Λ型三能级原子介质中传播及光谱特性的影响.结果表明:小面积2π脉冲在不同N介质中都不发生分裂,脉冲频谱基本没有新的高频成分产生,随N增大中心频率附近光谱强度明显减小.面积4π脉冲,在N较大的稀疏介质及稠密介质中都产生分裂,在稀疏介质中随N增大频谱展宽幅度及高频成分强度增大,但在稠密介质中频谱展宽变小且远小于N较大时的稀疏介质情况.大面积8π脉冲,脉冲分裂情况与4π脉冲情况相似,但随N增大频谱展宽幅度及高频成分强度单调增大,且在稠密介质中的频谱展宽幅度及高频成分强度远大于N较小的稀疏介质情况.

利用由时域有限差分法和预估校正法求得全波Maxwell-Bloch方程的数值解,研究少周期超短激光脉冲在Ladder型三能级原子介质中传播时脉冲及介质粒子布居的空间分布.结果表明,脉冲及介质粒子布居的空间分布规律随脉冲面积的改变而发生明显的变化.当脉冲面积较小时,脉冲形状不规则,振荡次数较多;当脉冲面积较大时,脉冲形状变得较为规则,振荡次数明显减少.随着脉冲面积的增大,脉冲振幅和传播速度逐渐增大,各能级粒子布居振荡次数增多,不同时刻的脉冲和粒子布居空间分布的变化明显减小.粒子布居的空间分布与脉冲的空间分布密切相关.

利用由预估计校正-时域有限差分(PC-FDTD)法求解Maxwell-Bloch方程得到的数值解,研究少周期激光脉冲在稠密V型三能级原子介质中传播时各能级粒子数布居的演化特性.结果表明,两跃迁偶极矩的比值(γ)对稠密介质中粒子数布居反转出现的时间和振荡的次数具有显著的影响,γ=1时,考虑洛仑兹局域场修正(LFC)时,粒子数反转出现的较晚,近偶极-偶极(NDD)相互作用延缓了粒子数的反转;γ>1时,考虑LFC时,粒子数反转出现的较早,NDD相互作用加快了粒子数的反转;电偶极矩不同时,粒子数布居振荡的次数比相同时多.粒子数布居在稠密介质中的演化特性与稀疏介质中显著不同,在入界处,稀疏介质中粒子数布居可以实现长时间的反转;随着介质密度的增大,粒子数布居产生准周期性的振荡,但考虑LFC时,振荡的次数比不考虑LFC时少.