(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111662038.1 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 杭州电子科技大 学 地址 310018 浙江省杭州市杭州经济技 术 开发区白杨街道 2号大街1 158号 (72)发明人 徐静俏　曾然　胡悦　沈飞翔　 李浩珍　杨淑娜　李齐良　 (74)专利代理 机构 浙江千克知识产权代理有限 公司 33246 专利代理师 冷红梅 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 单轴磁电耦合原子气多层结构的光学传输 特性分析方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种单轴磁电耦合原子气多层 结构的光学传输特性的分析方法及系统， 方法包 括以下步骤： S1、 建立相干驱动原子气媒质与普 通介质构造的多层周期结构模型； S2、 计算出相 干驱动原子气媒质的有效参数的表达式； S3、 用 四元向量表 示普通介质层中的电磁波， 确定两种 材料层交界面处的边界条件； S4、 计算多层周期 结构的传输矩阵； S5、 求出原子气媒质与普通介 质构造的多层周期结构的反射透射谱。 本发明的 相干驱动磁电耦合原子气媒质与普通介质构造 多层结构， 作为测试模型具有应用价值； 同时， 本 发明涉及基于传输矩阵计算方法和四元向量法， 为分析多层的特异材料结构提供了一种光学方 法， 产生有益的技 术效果。 权利要求书6页 说明书14页 附图5页 CN 114491965 A 2022.05.13 CN 114491965 A 1.单轴磁电耦合原子气多层结构的光学传输特性分析方法， 其特征在于： 包括以下步 骤： S1、 建立相干驱动原子气媒质与普通介质构造的多层周期结构模型； S2、 计算相干驱动原子气媒质中的有效参数表达式； S3、 采用四元向量表示普通介质中的电磁波， 确定 两种材料层交界面处的边界条件； S4、 计算多层周期结构的传输矩阵； S5、 求解原子气媒质与普通介质构造的多层周期结构的反射透射谱。 2.根据权利要求1所述原子气媒质多层结构的传输特性分析方法， 其特征在于： 所述步 骤S1具体包括： 单轴各向异性原子气媒质本构方程 为： 其中， 是原子气媒质的介电常数张量和磁导率张 量， 和 是原子气媒质的磁电耦合张量； 以磁电耦合张量仅包含有纵向分量的情况为 例， 即 真空中的本构方程： 3.根据权利要求2所述多层原子气媒质的传输特性分析方法， 其特征在于： 所述步骤S2 具体包括： 使用五能级结构方案， 系统的哈密顿量： 其中， 和 是电偶极矩和磁偶极矩， E和B是 以ωp为振荡频率的弱探测场 的电场分量和磁场分量； Ω1,Ω2和Ωc属于强耦合激光场的 Rabi频率， 它 们的振荡 频率分别为ω1,ω2,ωc； 求解得到直接极化 率和交叉耦合极化 率， 详细表达式如下：权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 114491965 A 2其中， γij＝(γi+γj)/2,ΔE＝ω34‑ωp,ΔB＝ω21‑ωp, δc＝ω32‑ωc,ωuv＝ωu‑ωv表 示能级|u>和|v>之间的跃迁频率； 经过考虑线性响应、 非辐射展宽和局域场校正， 介电常数和磁导率以及磁电耦合张量 的纵向元 素为： 其中: 介电常数和磁导率张量的横向元素分别为原子气媒质环境背景的介电常数值和磁导 率值。 4.根据权利要求3所述多层各向异性原子气媒质的传输特性分析方法， 其特征在于： 所 述步骤S3具体包括： 真空中的电磁波表示： 其中， φ＝k ·r， 上标+/ ‑表示沿z坐标正/负方向， θ为入射角； Ex表示x轴方向上的电场 分量， Hx表示x轴方向上的磁场分量， Ey表示y轴方向上的电场分量， Hy表示y轴方向上的磁场 分量；权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 114491965 A 3