题目：三波混频过程中的物理机理研究

三波混频过程（TWM）是非线性光学中的一个基础内容。在无衰减泵浦近似下的物理过程与光和二能级原子系统相互作用的物理模型相类似。一般形式的三波耦合过程可用经典的哈密顿结构代替其耦合波方程。本文基于研究缀饰态表象下二能级系统中Rabi振荡过程的方法，从新的视角解释了和频信号振荡的物理机理。在准相位匹配条件下，和频过程中发生能量转换的物理过程与二能级系统中的Landau-Zener隧穿(LZT)过程相类似。文中用Landau-Zener隧穿的表示方法，以渐进解、解析解的形式详细描述了和频产生过程能量转移过程的物理细节。利用讨论非线性量子系统绝热的方法，给出了一般形式下的三波混频过程的稳态以及绝热条件；讨论了在满足绝热条件时各光场之间能量之间的转换问题。总之，依据宏观现象与量子物理现象之间相类似之处，从更深层次上揭示出参量过程中的能量转移机理。本文主要内容包括如下四部分：
1、由麦克斯韦方程出发，给出一般形式下描述三波混频过程的耦合波方程,并介绍Landau-Zener隧穿过程的原始模型及其基本理论。
2、在无衰减泵浦近似下对和频过程进行了讨论，利用研究缀饰态表象下二能级系统中Rabi振荡过程的方法，对和频过程中和频场振荡的物理机理给出全新的解释；在线性啁啾情况下，利用研究Landau-Zener隧穿过程的方法讨论了和频过程中的能量隧穿问题及其啁啾系数对和频过程频率转换的影响。结果显示，通过调节啁啾系数可实现宽带频率转换。
3、直接求解一般形式的三波耦合方程，给出稳态的定义和稳态满足的方程，求解耦合波方程得到系统的稳态解，并讨论稳态情况下光场之间的能量转换；将耦合波方程转换成经典的哈密顿结构，利用经典力学的方法再次给出系统的稳态，其结果与直接求解耦合波方程的结果一致。
4、利用量子力学中讨论非线性系统绝热的方法处理三波耦合问题，给出TWM过程的绝热条件。若相位匹配关系具有空间啁啾效应，其啁啾速率比较小和系统总光强比较大时，系统均满足绝热条件，此时三波混频过程可实现最大效率的转换；最后讨论了TWM过程的转换效率和实现宽带频率转换的方法。