物理学报Acta Phys.Sin.Vo1.64,No.15(2015)154208 铷原子耦合光频率近共振时的电磁感应透明木 王梦 )2) 白金海 ) 裴丽娅 ) 芦小刚 ) 高艳磊 )2) 王如泉 ) 吴令安 ) 杨世平2) 庞兆广2) 傅盘铭 ) 左战春 )十 1)(中国科学院物理研究所,北京凝聚态物理国家实验室,北京 100190) 2)(河北师范大学物理科学与信息工程学院,石家庄050000) (2014年11月6日收到;2015年2月5日收到修改稿) 研究了A型能级系统中, Rb原子在耦合光频率失谐较小时的电磁感应透明(EIT)现象.实验中,随着 耦合光频率失谐量的增加,电磁感应透明窗口的绝对强度有所减弱,但是其相对深度却有所增加,透明窗口相 对深度最大的位置不在耦合光频率共振处,而是在耦合光频率失谐约180 MHz的位置.用三能级和四能级系 统的理论分别对实验结果进行对比分析,发现用四能级系统的理论进行拟合的结果与实验符合得比较好.对 此,我们提出当耦合光频率失谐较小时,EIT信号是两个激发态共同作用的结果,并用四能级系统的理论分析 了两个激发态之间的能级间隔对透明窗口相对深度最大值位置的影响. 关键词:四能级系统,电磁感应透明,频率失谐 PACS:42.65.一k,42.50.Gy,42.65.Dr DOh 10.7498/aps.64.154208 和OPS谱线.在此基础上,我们研究了原子系统中 1引 言 电磁感应透明(electromagnetically induced 受激拉曼增益和损耗现象,在实验上观察到随耦合 光频率失谐量的增加,SRS谱线由增益到损耗的陡 峭转变.其他实验小组在铯原子A型EIT中也发 现这一现象,却没有系统的理论论证[15],我们提出 transparency,EIT)的概念是由Harris于1989年首 次提出,并于1991年由其小组在A型三能级锶原 子中首次利用脉冲激光观察到这一现象_1'2J.此后, 这是两种不同速度原子群之间极化干涉的结果[16]. 这一实验结果是在耦合光频率失谐量较大的情况 由于其透射性高,色散强,非线性效应大等特性而 广泛受到关注[0, .EIT现象是光与原子相互作用 相干导致,在原子共振频率处,由于EIT介质的强 色散效应,可以导致光的群速度极大的降低【5l_ , 在光存储,像存储以及量子信息的处理中【 131有 着极重要的应用. 下测得的,忽略了S5Rb原子D1线中较高激发态的 影响,即理想的三能级系统. 但是利用EIT现象,无论是进行光存储还是量 子信息的处理,耦合光频率都在原子跃迁频率附 近,即共振或是失谐量较小[12,13,17--19】,此时第二 激发态的影响不可忽略,三能级系统无法满足研究 我们小组也对A型能级系统中的EIT现象进 行了一系列的实验研究,并提出EIT的另一种解 释_14J,即EIT是受激拉曼谱fstimulated Raman spectrum,SRS)对介质线性吸收一光泵效应导致 的吸收谱foptical pumping spectrum,OPS)进行 补偿的结果,并利用锁相放大器在实验上测得SRS 需要.本文中我们在实验上对耦合光频率失谐较小 的EIT信号进行了研究,并用四能级系统的理论模 型对实验结果进行了一定的分析,以期对EIT等非 线性光学现象和量子信息存储等量子过程提供更 加切实的帮助和应用.我们得到了随耦合光频率变 国家重点基础研究发展计划(批准号:2013CB922002,2010CB922904)和国家自然科学基金(批准号:11274376,61308011 11474347)资助的课题. 十通信作者.E—mail:zczuo ̄iphy.ac.cn @2015中国物理学会Chinese Physical Society ^ttp://wulixb.iphy.ac.c扎 物理学报Acta Phys.Sin.Vo1.64,No.15(2015)154208 :一化,EIT信号透明窗口绝对强度及相对深度的理论 拟合结果,和实验观察结果相对比,其变化趋势基 本符合. 去∑(‘) —一, F ̄kpkj+p 。 ̄kFkj). k 为Ii)态与lJ)态间的横向弛豫率.通过求解密 度矩阵元的稳态解,可以得到PlO, 0的表达式为 2理论模型 我们考虑如图1所示的A型能级系统,与原 蛐 G p20 + 。 Gz(舳一阳), G (3a) 子能级系统相互作用的探测场(频率 1)和耦合 场(频率 2)分别记为E1和 , 1和 2为激发态 I1)与基态10),I2)之间的原子跃迁频率, 1, 2, 1,1 2,为跃迁偶极矩阵元.激光场频率失谐记为 △1= 1一 1,A2= ̄2一 2,在 Rb原子D1线中, + G1(彻一 ),(3b) 其中,Gt= 蜀/危为耦合系数.探测光的极化率 两激发态I1),I3)之间的能级间隔△ =361.6 MHz. 可以表示为P1:N#I(Plo+ 0),N为原子数密 度.当耦合光较强时,我们可以认为原子布居数 Pll,P33《Poo,P22,Poo+P22≈1.假设ri0=n2. 则探测光的极化率表示为 =+( ( + + )G2 。 )‰, (4) 1二 一2 一△ .1 一 图1 SSRb原子D1线能级图.基态10),l2)分别对应能 级5 s1/2,F=2和F=3.激发态l1),I3)分别对应能 级5 P1/2,F =3和F =2,两激发态之间的能级差为 361.6 MHz 其中 Fig.1.Atomic energy level diagram of D1 line for 85Rb.The ground states l0)and I2)correspond to 5 + G [ --------一-+ l s1/2,F=2 and F=3,and the excited states I1) and I3)to 5 P1/2,F =3 and F =2,respectively・ The energy difference between the two excited states is 361.6 MHz. × 4----・---・----------------------------一no’i(A2+△ ) △1一△2)+r20] 经过正则变换的有效哈密顿量为 H=hA1I1)(1I+危(△1+△,)l3)(3l +h(/h—A2)12)(2l 一一iA1--F10+ ——+ ]j f [piE1l1)(0I+ 1,E1l3)(0I 我们将(4)式中两项的第一项和第二项分别称为 SRS项和OPS项【 61.由(4)式我们不难看出,探 测光的极化率,主要受原子布居数Po0以及P20的 影响. + 2E212)(1l+ 2,E212)(3l+H.C.]. 包含弛豫项的密度矩阵元方程可以表示为 =一扣 +( ) 通过求解方程(2),我们可以得到 其中, 彻= [日, =∑(H ̄kpkj一胁 j), 其中, 丽,P2’ 2=I-Poo,(6) 7・rio ( ) =一 硪 物理学报Acta Phys.Sin.Vo1.64,No.15(2015)154208 上 。 为波尔兹曼常数,V为原子运动速度, 为热力学 +(△2+△ )。’ 温度,m为 Rb原子质量. 和 分别是激发态与基态以及两基态之间纵向 弛豫率.假设 o》7,由光泵效应导致的粒子布 居数变化可以表示为Apo0=Poo(G2)一Poo(G2= 0),由(61式可得 3实验及理论分析 实验中,我们用的介质是 Rb原子,并选取 ipo0= △ = G pz。+ 研,(7) G △p。。 从5P到5S跃迁双线中的D1线能级结构进行研究. 则由光泵效应导致的极化率可以表示为 强耦合光(频率为(M2)对应于5S1/2,F=3(I2))到 5P1/2,F =3(I1))的共振线跃迁,弱探测光(频率 为 1)在5S1/2,F=2(10})到5P1/2,F :3(11))附 近扫描.这两束光分别由两台独立的795 nm半导 = ( 2 +— 。2127( ̄ ;+ )+ rio丽[G21)]/l.(‘ 8) 下面我们再分析P20对极化率的影响,P2o表示光 体激光器提供.实验中,我们用光纤对耦合光和 探测光进行了光束质量的优化和整形.由光纤出 射的光,探测光(光斑直径约为1 mm)经过 /4和 入/2波片调节成水平偏振光,光强约为2 W.耦合 光(光斑直径约为3 mm)调节成垂直偏振光,光强 场与原子相互作用,诱导产生的两基态11),I2)之 间的原子拉曼相干.由(5)式我们不难看出P2o与 耦合光,探测光失谐量△1,△2以及两激发态I1), f3)之间的能级间隔△ 有密切的关系:当失谐量 △t≥△ (i=1,2)时,(3b)式 p 。 G 约为7 mW.两束光经过偏振分束器PBS1合束 通 过Rb介质池后(长度为75 mm,外径为25 mm,温 度约为27。C,内充铷介质为85Rb和 Rb的混合蒸 汽,其中 Rb的含量约为72.2%),再用另一偏振 分束器PBS2将耦合光滤除,得到的信号用探测器 + G1( 。。一p11)≈ 10; PD进行探测,并连接示波器来观测记录信号f如 图2所示1. 或△ ≥△ ( =1,2)时,p 0≈0,这两种情况下,(4) 式都可简化为 = G z。+ G p。。, A/4 /2 原子系综变为理想的三能级系统,此系统适合耦合 光频率失谐较大或两激发态能级间隔较大的情形, 我们已对耦合光频率失谐较大的情况进行了详细 研究【16]. 然而当失谐量△t( =1,2)与△ 差别不大时, 我们就不得不考虑第四能级l3)带来的影响.此 时的P20是光场与原子到两个激发态l1),I3)的跃 迁作用形成,拉曼过程受这两个激发态的影响, 因此用四能级的理论模型来进行实验分析有一 定的必然性.此外,由于实验的温度条件是室温 图2 (网刊彩色)实验光路(LD1,LD2:795 nm半导体 激光器,分别提供探测光和耦合光;R:45。全反射镜:;fi4: 四分之一波片;A/2:半波片;PBS:偏振分束器;Cell:Rb 原子蒸汽池;PD:探测器1 (约27。),因此,在进行理论拟合时,我们还要考 虑多普勒效应带来的频移,将△1,△2分别表示为 A ̄=Zli+kv,△ =Z12+kv,并对极化率P1与速 度分布函数,( )的乘积进行速度积分,其表达式变 为P=r P1/(v)dv,其中速度分布函数满足 .Fig.2.(color online)Experimental setup.LD1,LD2: 795 nm diode lasers(providing the probe and coupling ifeld.respectively);R:45。reflectors; /4:quarter— wave plates;A/2:half wave plates;PBS:polarization beam splitters;Cell:Rb atomic vapor cell;PD:pho— todetector. f(v)dv:(2rcmkT)e(一 )dv, 物理学报Acta Phys.Sin.Vo1.64,No.15(2015)154208 当耦合光频率与原子跃迁频率共振时.我们 分别用三、四能级系统的理论对实验结果进行拟 合,其中四能级理论拟合结果与实验结果基本符 合(如图3所示).理论拟合参数:V0=0.12 MHz, =F,F 分别对应基态和激发态.F=2和F=3 分别对应探测光和耦合光的跃迁.通过对比我们 发现,耦合光的基态F=3到两激发态F =2 和F =3跃迁概率几乎相等,而探测光差别很大, F=2到F =3的跃迁概率是F=2到F =2 跃迁概率的3.5倍,这就是造成A】≈A2=0和 A1≈A2=+360 MHz时,虽然耦合光都与激发态 共振,但EIT信号强度不同的主要原因.21当耦合 光频率有失谐时,相同失谐量,正负失谐EIT信号 强度不同.此时的EIT信号实际上是在多普勒频 移下,不同速度群的原子共同作用效果.当耦合光 相对激发态F =3频率失谐为△2时,对于激发态 F =2,耦合光频率失谐为△2,=A2~361 MHz. 此时能与两激发态共振的原子,其速度绝对值分别 5.75 MHz,rio=7.75 MHz,r2o=2 MHz, G2=6 MHz. 薹 三 逞 富 IVI=lA2/kl和IV l=l(A2—361)/k],A2为负时的 速度值1V I要大于△2为正时的值.由速度分布函 图3 (网刊彩色)耦合光共振时EIT信号随探测光频率 失谐的变化曲线,用三能级系统和四能级系统的理论分别 对实验结果进行拟合(红色实线为四能级系统理论拟合结 数f(v)可知,速度越大,其值越小,这就造成了相 同失谐量,正负失谐时EIT信号强度的差别. 果,蓝色虚线为三能级系统理论拟合结果,黑色点为实验 结果1 Fig.3.(color online)Experimental and theoretically iftted EIT curves for a resonant coupling-field.Red solid line:fitted for a four-level system;Blue dashed line:fitted for a three--level system;Black dots:exper-- jmental resu】七s. 我们在研究铷蒸汽A型系统中的受激Raman 谱与光泵效应[14]的实验中,也得到过耦合光共 振时的EIT信号,并分析了耦合光强度变化对 信号的影响.此时耦合光锁在5S1/2,F=3到 5P1/2,F :2的共振跃迁线上,与本文的共振能级 差361.6 MHz.文献『14]中得到的EIT信号,三个 OPS凹陷峰中,探测光频率失谐-361.6 MHz的位 置对应本文频率共振的位置. 在实验过程中,我们对耦合光激光器一个特定 图4 f网刊彩色)耦合光不同频率失谐量的EIT信号 变化(图中z轴为探测光失谐频率(单位:MHz);Y轴为 耦合光失谐频率(单位:MHz),失谐量从小到大依次为 △2=-280 MHz,--230 MHz,一100 MHz,0 MHz, +100 MHz,+180 MHz,+260 MHz和+360 MHz; 轴 的频率进行锁定,而对探测光激光器进行频率扫 描,最后得到耦合光频率渐变下的吸收信号.我们 发现,随着耦合光频率失谐量的改变,EIT信号发 生了以下变化(如图4所示). 11当耦合光频率分别与两个激发态共振时f对 为EIT信号强度(单位:任意单位)) Fig.4.(color online)EIT signal(arbitrary units,z— axis)as a function of coupling-ifeld frequency(MHz, Y—axis)for diferent probe field detuning frequencies (MHz,x-axis). 我们还研究了耦合光不同的频率失谐量,EIT 透明窗口绝对强度(即SRS项)和相对深度(即SRS 应A2=0和+360 MHz),EIT信号强度并不相等, 而是与激发态I1)共振时(即A2=0处)较强.这 是不同的基态~激发态跃迁概率不同造成的:在 与OPS的比值)的变化.如图5所示,黑色点为实 验数据,红色线为四能级系统理论拟合结果,理论 85Rb D1线超精细结构中,相对跃迁概率PFF,分 拟合与实验结果变化趋势基本一致.由图5(a)我 们可以看出,在耦合光共振频率附近,EIT透明窗 别为P33=4/9,P32=5/9,P23=7/9,P22=2/9, 物理学报Acta Phys.Sin.Vo1.64,No.15(2015)154208 口的绝对强度最强,随耦合光频率失谐的增加,绝 对强度逐渐减弱,而透明窗口的相对深度在正失 谐处反而有所增加(如图5(b)所示),最大值位置 在耦合光频率失谐约为+180 MHz处.拟合参数: =其影响.OPS项:即线性吸收项,主要受原子布居 数P00的影响.由三能级和四能级系统拟合的透明 窗口相对深度图(如图6所示),我们可以看出,三 能级系统(最上方黑色点一线图1的透明窗口相对深 \ 隧靛罂 0.12 MHz,7=5.75 MHz,I"10=7.75 MHz, 度在耦合光频率失谐为0的位置最大,并且在正负 失谐处,相同失谐量深度值相等.这是因为三能级 系统是一个对称的系统:由(7)式可知,耦合光正 0:0.775 MHz,G2=6 MHz. 负失谐△2量对OPS项的影响是相同的,OPS项在 薹 共振点两侧分布对称;在三能级系统中,形成SRS 项的原子是通过多普勒频移达到与原子态共振的, 由速度分布函数可知 相同失谐量 正、负失谐原子 三 逞 嚣 葵 数相同,因此SRS项也关于共振点对称.而在四能 级系统中,无论是受激拉曼项(SRS)还是线性吸收 项fOPS),都要受到两个激发态的共同影响.原子 到不同激发态跃迁概率的不同造成了四能级系统 耦合光失谐频率/MHz 的不对称性,因此透明窗口的相对深度也表现出不 对称性,其最大值的位置受两激发态之间的能级间 6O 55 50 醒 : / .= . 釜 45 鬈40 35 30 一300—200~100 0 100 200 300 25 图5(网刊彩色)EIT透明窗口绝对强度和相对深度随耦 合光频率失谐的变化(黑色点为实验数据,红色线为理论 拟合结果) (a)为透明窗口的绝对强度随耦合光频率失 一耦合光失谐频率/MHz 谐的变化,共振处透明窗口绝对强度最强;(b)为透明窗口 的相对深度随耦合光频率失谐的变化.误差为5% 图6 (网刊彩色)三能级系统和四能级系统透明窗口相 对深度对比图(黑色点.线为三能级系统拟合结果,其余为 四能级系统拟合透明窗口的相对深度随△ 的变化.三能 级系统拟合结果透明窗口相对深度最大位置在耦合光频 率共振处:四能级系统,不同△ 对应透明窗口相对深度 最大值的位置分别为△ =90 MHz-+A2=270 MHz, △ =180 MHz—÷△2=270 MHz,△ =360 MHz Fig.5.(color online)Changes of the EIT intensity:(a) and relative depth of the window;(b)as the coupling- ielfd ̄equency is detuned.Black dots:experimental results;Red solid curve:fitted by theoretically for a our—levelf system.The error bars are土5%of the data. }△2=180 MHz,A =540 MHz—÷△2=90 MHz. EIT透明窗口的相对深度,在一定程度上反应 △ 越大透明窗口相对深度最大值的位置越接近0 MHz) 了光与原子相互作用的效率,深度越深,表明探测 光透过率越强,作用效率越高,这对于光存储和量 子信息过程都是十分有利的.因此,我们又对透明 窗口相对深度的影响因素进行了以下分析.透明 窗口的深度是由受激拉曼项fSRS)与线性吸收项 (OPS)共同影响的.SRS项:原子与光场形成受激 拉曼相干P20后,耦合光作用于原子,在单光子共振 处释放出受激拉曼散射光子.拉曼散射光子会对探 测光起到增益的作用,透明窗口的绝对强度主要受 154208—5 Fig.6. (color online)Comparison of the EIT win— dow’S relative depth calculated for a three—level and a four—level system for difierent excited level energy gaps A .Black dotted line:three—level system;Other curves are fitted for a four level system.The posi— tion of the maximum relative depth is at the resonance point in the three—level system.In the four—level sys— tem,the positions of the maximum relative depth ap— proaches the resonant ̄equency point as△ increases: A =90 MHz--+△2=270 MHz,A =180 MHz _÷A2=270 MHz.A =360 MHz_÷A2=180 MHz. A =540 MHz-÷△,=90 MHz. 物理学报Acta Phys.Sin.Vo1.64,No.15(2015)154208 隔△ 值的影响(如图6所示),四能级拟合结果从 释和解决存储效率问题.因此,失谐处EIT信号的 研究对于光存储效率的提高,有一定的现实指导 意义. 上往下△ 值依次为+540 MHz(绿色菱形点一线1, +360 MHz f红色星形点一线),+180 MHz(蓝色三 角形点一线)和+90 MHz(紫色正方形点一线).当△ 值的增加时,透明窗口相对深度最大值的位置逐 渐向耦合光频率共振点靠近.此前我们也分析过, △ 值越大,四能级系统就越接近三能级系统,因而 透明窗口的相对深度值的变化也逐渐表现为与三 能级系统相接近.图6拟合参数为7o=0.12 MHz, 7=5.75 MHz,no=7.75 MHz, o=0.775 MHz, G2=6 MHz. 感谢日本电气通信大学的中川贤一教授和山西大学的 何军博士给予的有益讨论和帮助. 参考文献 [1】Harris S E 1989 Phys.Rev,Lett.62 1033 [2]Boller K J,Imamolu A,Harris S E 1991 Phys.Rev.Lett. 66 2593 4结 论 本文中,我们建立了四能级系统的EIT理论模 型,在耦合光频率失谐较小时,四能级系统理论拟 合与实验结果基本相符.我们用四能级系统分析了 在耦合光频率失谐较小时,两个激发态共同作用的 EIT信号.此外,我们还对EIT透明窗口的绝对强 度和相对深度进行了分析研究,并用四能级系统进 行分析拟合,拟合结果和实验基本符合.并且由三 能级和四能级系统的拟合结果对比,我们看到了四 能级系统能够对EIT现象在耦合光频率近失谐处 的不对称性进行合理的分析.当然,由于实验系统 中的激光系统和光路、电路存在不稳定性和噪声, 【3]Zibrov A S,Lukin M D,Scully M O 1999 Phys.Rev. Lett.83 4049 [4】Scully M O 1991 Phys.Rev.Lett.67 1855 [5】Kash M M,Sautenkov V A,Zibrov A S,Hollberg L, Welch G R.,Lukin M D,RostovtsevY,Fry E S,Scully M O 1999 Phys.Rev.Lett.82 5229 [6]Kasapi A,Jain M,Yin G Y,Harris S E 1995 Phys.Rev. ett.74 2447 [7]Hau L V,Harris S E,Dutton Z,Behroozi C H 1999 Nature 397 594 [8】Fleischhauer M,Lukin M D 2000 Phys.Rev.Lett 84 5094 [9]Chen Y H,Lee M J,Wang I C,Du S W,Chen Y F, ChenY C.Yu I A 2013 Phys.Rev.Lett.110 083601 [10】Liu C,Dutton Z,Behroozi C H,Hau L V 2001 Nature 409 490 导致实验结果与理论计算存在一定误差.另外,我 们实验用的铷原子池除了含有72.2%的85Rb,还含 有27.8%的STRb,当795 nm的激光锁在 5Rb原子 D1线5S】/2 5P】/2时,8 Rb原子会产生共振跃 迁.虽然激光对于 Rb原子的影响处于远失谐情 况,可以忽略不计,但是与理论上仅考虑纯 Rb的 情况还是存在一定差异. 在量子信息存储过程中,信号的存储和释放效 率对单光子频率失谐量有一定依赖关系,在失谐量 △】=△2=0时,虽然EIT透明窗口强度最强,但 [11】Kuzmich A,Bowen W P,Boozer A D,Boca A,Chou C W,Duan L M,Kimble H J 2003 Nature 423 731 [12]Ding D S,wu J H,Zhou Z Y,Liu Y,Shi B S,Zou X B, Guo G C 2013 Phys.Rev.A 87 013835 [13]Ding D S,wu J H,Zhou Z Y,Liu Y,Shi B S,Zou X B, Guo G C 2013 Phys.Rev.A 87 053830 [14]Pei L Y,Wang R Q,Zuo Z C,wlu L A,Fu P M 2013 Acta Phys,Sin.62 124208(in Chinese)【裴丽娅,王如泉, 左战春,吴令安,傅盘铭2013物理学报62 124208] [15]Wang Y H,Wang J M,YAN S B,Liu T,Zhang T C 2005 G . Lasers 32 16 fin Chinese)f王彦华,王军 民,闫树斌,刘涛,张天才2005中国激光32 161 (16]Pei L Y,Lu x G,Bai J H,Miao X X,Wang R Q,Wu L A,Ren S W,Jiao Z Y,Zhu H F,Fu P M,Zuo Z Z 2013 Phys.Rev.A 87 063822 是探测光频率正好处于共振跃迁线上,从而被大量 吸收,导致释放信号的效率很低[2o].而耦合光频率 小失谐处既可以降低吸收,同时还有较好的EIT透 [17】Mendes M S,Saldanha P L,Tabosa J W R,Felinto D 2013 New J.Phys.15 1 明区,我们希望能够找到一个较好的耦合光频率失 谐的位置,来解决这一矛盾,提高光存储效率.我 们对耦合光频率在跃迁共振附近f即频率失谐量较 【18]Vurgaftman I,Bashkansky M 2013 Phys.Rev.A 87 063836 [19]FioreV,YangY,KuzykMC,BarbourR,TianL,Wang H L 2011 Phys.Rev.Lett.107 133601 小)的EIT信号相对深度进行了详细的研究,发现 相对深度最大值的位置不是在共振处,而是在频率 失谐为+180 MHz的位置,这在一定程度上可以解 [20】Meng X D,Tian L,Zhang Z Y,Yan Z H,Li S J,Wang H 2012 Aeta Sin.Quant.Opt.18 357(in Chinese)[孟 祥栋,田龙,张志英,闰智辉,李淑静,王海2012量子光学学 报18 3571 154208.6 r 物理学报Aeta Phys.Sin.Vo1.64,No.15(2015)154208 Electromagnetically induced transparency in a near—resonance coupling field木 Wang Meng ) )Bai Jin—Hai )Pei Li—Ya )Lu Xiao—Gang )Gao Yah—Lei ) ) Wang Ru—Quan )Wu Ling-An )Yang Shi—Ping )Pang Zhao—Guang。) Pu Pan—Ming )Zuo Zhan—Chun )十 1)(Institute of Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics Beijing 100190,China) 2)(College of Physics and Information Engineering,Hebei Normal University,Shijiazhuang 050000,China) (Received 6 November 2014;revised manuscript received 5 February 2015) Abstract The phenomenon of electromagnetically induced transparency(EIT)in Rb atomic vapor is studied in a A—type of four—level system with the coupling laser frequency detuned from the atomic resonance frequency.We find that the EIT intensity grows weaker as the coupling laser frequency is detuned from resonance,but the relative depth of the transparency window increases.The maximum depth appears when the coupling frequency is detuned at about +180 MHz,not at the resonance frequency.We demonstrate that this is a result of the combined effect of the two excited states,and present a theoretical analysis based on the four-level system,which agrees quite well with the experimental results. Keywords:four—level system,electromagnetically induced transparency,frequency detuning PACS:42.65.-k.42.50.Gy,42.65.Dr DOI:10.7498/aps.64.154208 Project supported by the National Basic Research Program of China(Grant Nos.2013CB922002,2010CB922904),and the National Natural Science Foundation of China(Grant Nos.11274376,61308011,11474347). ’C0rresponding author.E—mail:zczuo@iphy.ac.cn 154208 7