光泵磁共振实验中小信号的讨论

光泵磁共振实验中铷原子光谱具有超精细结构,在磁场中原子的超精细能级产生塞曼分裂,在垂直于产生塞曼分裂的磁场方向,加一射频磁场,并且满足一定条件时在塞曼子能级之间产生磁共振,实验发现除了出现符合跃迁条件的磁共振信号外,还有附加小信号,可用多量子跃迁解释。     

蓝移阱中单个铯原子基态磁不敏感态的相干操控

单个中性原子的超精细微波跃迁能级的相干性是基于中性原子量子计算、量子信息处理和量子模拟的基础.我们在实验上利用微波双光子拉曼过程实现了蓝移阱中铯原子基态超精细态|6S1/2,F=3,mF=-1〉和|6S1/2,F=4,mF=1〉间的相干操控,并研究了其相对能级频移随磁场的变化,获得了"魔术"磁场的大小为1.4(2)Gauss(1 Gauss=10-4 T).结果表明,利用魔术磁场可大幅改善超精细态|6S1/2,F=3,mF=-1?和|6S1/2,F=4,mF=1〉之间的相干性,测量到的相干时间可达1.0(1)s.     

利用原子的塞曼光谱对半导体激光器进行稳频

中性原子的超精细能级在磁场中产生塞曼分裂 ,另外 ,左旋和右旋圆偏振光激发下原子的跃迁选择定则不同 ,因此 ,原子在超精细塞曼能级间的吸收谱峰相对无磁场条件下的吸收谱峰有一定的移动。利用这一点 ,验证了一种简单、灵活的方法对半导体激光器进行稳频 ,使激光器的线宽稳到小于 1MHz。通过对实验结果的分析 ,发现由左旋和右旋圆偏振光激发引起的原子吸收谱峰移动之和与饱和吸收峰半高宽相等时 ,稳频效果最好     

铯原子里德伯态精细结构测量

里德伯态光谱是测量里德伯态能级结构和中性原子间相互作用的常用技术手段,特别是高精度的里德伯光谱,可以测量室温原子气室中由偶极相互作用等导致的原子能级频移.在实验中利用反向的852 nm激光和509 nm激光实现了室温原子气室中铯原子6S_(1/2)—6P_(3/2)—57S(D)跃迁的级联双光子激发,实现了里德伯态原子的制备.基于阶梯型电磁诱导透明获得了铯原子里德伯态的高分辨光谱.实验中,基于速度选择的射频边带调制技术,对光谱信号进行了频率标定,测量了铯原子里德伯态57D_(3/2)和57D_(5/2)的精细分裂,分裂间隔为(354.7±2.5)MHz,与理论计算结果基本一致.速度选择的射频调制光谱可以实现里德伯态原子的能级分裂测量,其测量精度对于单光子跃迁的绝对激光频率不敏感;实验中影响57D_(3/2)和57D_(5/2)精细分裂间隔测量精度的主要因素是功率加宽导致的电磁感应透明信号的展宽和509 nm激光频率扫描的非线性.     

低频强场作用下三维光子晶体中二能级原子的自发辐射性质

研究了处于三维光子晶体中，且在强相干的低频场的驱动下的单个二能级原子的自发辐射性质.由于低频场的影响，使得原子产生了在跃迁过程中吸收或发射一个低频光子的衰减渠道.这些跃迁导致了自发辐射的量子干涉，再加上光子晶体能带带边的作用，自发辐射被显著抑制.原子的布居俘获依赖于原子上能级与能带带边的相对位置，低频场的频率和原子不同跃迁通道间的相对跃迁强度. 关键词： 光子晶体 二能级原子 自发辐射     

非旋波耦合条件下微波控制的光学双稳与多稳

研究了在非旋波耦合条件下微波场建立的原子相干对光学双稳与多稳的控制.通过改变微波场的初始相位,可以有效地控制双稳与多稳的存在与否、迟滞环宽度和阈值强度的高低.旋波和非旋波耦合在物理上可视为双色激发,耦合的能级分裂成无穷多个子能级,原来的裸态跃迁变成无穷多个不同频率的跃迁.这些跃迁的相干叠加决定了介质的非线性吸收与色散,相干叠加的结果取决于微波场的相位. 关键词： 原子相干 非旋波耦合 光学双稳与多稳 相位控制     

偏振调制双光子光谱理论计算

本文从密度矩阵运动方程出发,推导出当各种不同偏振调制激光场与三能级粒子系统相互作用时,同核双原子分(具近共振中间能波)单重电子态之间的双光子跃迁所产生的荧光信号强度和线型.对比偏振调制的与光子强调制的信号强度和线型时,表明:偏振调制双光子光谱(PMTPS)不仅能消除由吸收同一光束的同向双光子所产生的多普勒加宽背景,极大地提高光谱分辨率;而且不同电子态之间跃迁的O、P、Q、R、S支谱线强度与激光偏振状态有关,可借以标识分子的高激发电子终态和转动能级,有选择地简化复杂的分子光谱.可以预期,PMTPS是研究分子光谱和高分辨率激光光谱极有用的一种技术.     

氢原子两种能级跃迁形式的比较

根据玻尔原子模型理论，氢原子只能处于某些不连续的特定能量的定态，在不同定态之间可以通过辐射或吸收一定的能量跃迁．为氢原子发生跃迁提供能量的粒子可以是光子，也可以是电子，但光子和电子使氢原子发生跃迁的条件有所不同。     

超二代像增强器多碱阴极光电发射特性研究

通过测量超二代像增强器多碱阴极的光谱反射率和透射率,根据能量守恒定律计算得到了多碱阴极的光谱吸收率.结果表明,只有当光子的能量大于1.333 eV以后,多碱阴极的吸收率才开始快速增大.这说明多碱阴极的光谱吸收存在一个1.333 eV的长波吸收限,入射光的光子能量如果小于该吸收限,多碱阴极将不吸收.在多碱阴极的表面电子亲合势进一步降低的情况下,多碱阴极光电发射的长波理论阈值由长波吸收限所决定.多碱阴极在吸收光子之后的电子跃迁过程中,跃迁电子的能量增加小于所吸收入射光子的能量,即存在一个"能量损失".光子的能量越高,所激发的跃迁电子所处的能级越高,能量损失越大.同时光子的能量越高,跃迁电子所处的能级越高,电子跃迁的几率越低.多碱阴极的量子效率由吸收率、跃迁几率和跃迁能级、扩散过程中的能量损失等因素共同决定,因此多碱阴极的量子效率存在长波阈的同时也存在短波阈.多碱阴极的量子效率在2.11 eV达到最大值之后,随着光子能量的增加而单调减小,在3.6 eV时,量子效率减小到零.多碱阴极在3.6 eV时的吸收系数仍然很高,但由于电子跃迁的几率低,同时电子扩散过程中的能量损失大,导致尽管多碱阴极对短波具有较高的吸收系数,但量子效率仍然较低.因此对多碱阴极所吸收的光子能量中,转换成为光电导、晶格热振动等其他非光电发射形式能量的比例而言,短波较长波高,对光电发射的贡献率而言,短波较长波低.     

超短激光脉冲在多能级系统中的传输特性

运用数值方法研究了超短激光脉冲在多能级系统中的传输特性.当激光脉冲能量相对较弱时,适当的脉冲面积可以实现自感应透明;激光脉冲能量逐渐增强,脉冲将产生分裂.脉冲分裂的基本面积（即脉冲实现稳定传播的最小面积）与二能级系统不同,而是A₀=2π/κ,与激发态的能级个数和跃迁偶极矩密切相关.由于分裂和吸收,超短激光脉冲传输了一段距离以后,将演化为一个脉冲宽度更窄、峰值强度更高且面积为A₀的超短激光脉冲. 关键词： 超短激光脉冲 多能级系统 特征时间     

射频场控制的磁子能级中单色激光吸收抑制

理论上研究了射频场作用下多塞曼能级系统中单色激光的吸收抑制现象.一束单色线偏振或者椭圆偏振的激光作用于铷原子两能级间,线或椭圆偏振矢量方向与磁场方向垂直.在磁场中冷铷原子能级发生分裂,通过一个射频场将这些磁子能级耦合起来.当扫描射频场频率时,计算表明原子对单色光的吸收谱中出现了透射峰,类似于电磁诱导透明现象,光吸收减弱,光场透射增强.对于线性偏振或者椭圆偏振的单色光均能得到透射增强的结果 .这种现象完全不同于通常光泵磁共振实验中射频场与磁子能级谐振时光被吸收最多的现象.这种扫描射频场频率时单色光的透射增强现象来自于磁子能级间的相干效应.计算表明在扫描射频场频率时单色光吸收谱中出现的透射峰与射频场的拉比频率和椭圆偏振光的左旋和右旋圆偏振成分相关.这种射频场控制的单色光透射增强效应在磁场测量,光信息处理等领域有潜在的应用价值.     

射频场控制的磁子能级中单色激光吸收抑制

理论上研究了射频场作用下多塞曼能级系统中单色激光的吸收抑制现象.一束单色线偏振或者椭圆偏振的激光作用于铷原子两能级间,线或椭圆偏振矢量方向与磁场方向垂直.在磁场中冷铷原子能级发生分裂,通过一个射频场将这些磁子能级耦合起来.当扫描射频场频率时,计算表明原子对单色光的吸收谱中出现了透射峰,类似于电磁诱导透明现象,光吸收减弱,光场透射增强.对于线性偏振或者椭圆偏振的单色光均能得到透射增强的结果.这种现象完全不同于通常光泵磁共振实验中射频场与磁子能级谐振时光被吸收最多的现象.这种扫描射频场频率时单色光的透射增强现象来自于磁子能级间的相干效应.计算表明在扫描射频场频率时单色光吸收谱中出现的透射峰与射频场的拉比频率和椭圆偏振光的左旋和右旋圆偏振成分相关.这种射频场控制的单色光透射增强效应在磁场测量,光信息处理等领域有潜在的应用价值.     

远红外激光磁共振光谱技术及对含碳自由基分子的观测

本文报道国内建成的远红外激光磁共振 (FIRLMR)光谱仪的技术特点和工作原理。该谱仪采用CO2 激光横向泵浦远红外激光 ,样品吸收池置于远红外激光谐振腔内 ,由聚丙烯薄膜与远红外激光增益池隔开以获得很高的灵敏度 ,从而对寿命很短的自由基分子进行研究。利用该光谱仪在远红外波段测量得到了多个瞬态自由基分子CCH ,CF和CH2 的光谱 ,这些自由基分子由微波放电产生的氟原子与甲烷CH4 反应生成。     

电子自旋共振中的g因子

凡具有未偶电子的物质,都可作为电子自旋共振的研究对象,将其置于恒定磁场(?)中时,会引起因电子自旋体系与外磁场相互作用所产生的塞曼(Zeeman)能级分裂,如果在垂直外磁场(?)方向上再加一频率为V的电磁辐射线偏振磁场(起作用的是它的右旋圆偏振分量),当满足hv=gμ_BB时,就会发生塞曼能级间的共振吸收(和辐射)现象,这就是电子顺磁共振(EPR)。理论和实验     

C掺杂锐钛矿相TiO2吸收光谱的第一性原理研究

运用第一性原理,对C掺杂锐钛矿相TiO₂的电子结构进行了研究,从能带结构理论解释了C掺杂TiO₂吸收光谱的一些实验现象.发现在C掺杂后的锐钛矿相TiO₂的禁带宽度增大,并且在带隙中出现了杂质能级,这些杂质能级主要是由C 2p轨道上的电子构成的,它们之间是独立的,正是这些独立的杂质能级使TiO₂掺杂后可以发生可见光响应.价带上的电子可以吸收一定能量的光子跃迁到杂质能级,而杂质能级上的电子也可以吸收一定能量的光子跃迁到导带,所以从理论上可以计算出掺杂后的TiO₂在可见光范围内存在两个吸收边,与实验中所得到的现象相一致.     

微波场驱动下V型三能级原子的吸收和色散特性

当用微波场作用到V型三能级原子的两个激发态能级时,系统跃迁路径之间发生交叉耦合导致了量子相干效应.通过调节微波场的强度,可实现对原子吸收和色散性质的改变,并呈现零吸收高折射率现象.此外,微波场诱导的量子相干也可实现相对相位对探测光增益的控制.     

微波场驱动下V型三能级原子的吸收和色散特性

当用微波场作用到V型三能级原子的两个激发态能级时,系统跃迁路径之间发生交叉耦合导致了量子相干效应.通过调节微波场的强度,可实现对原子吸收和色散性质的改变,并呈现零吸收高折射率现象.此外,微波场诱导的量子相干也可实现相对相位对探测光增益的控制.     

核磁共振技术在生物研究中的应用

核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)是以原子核自旋的共振跃迁为探测对象的谱学方法.当自旋量子数不为零的原子核处于外磁场中时,会引起能级的Zeeman分裂.若再施加能量等于Zeeman能级差的射频场,则会诱发原子核自旋的共振跃迁,这种现象即为核磁共振.核自旋的共振频率与原子的类型有关,且受原子所处化学和物理环境的影响.此外,NMR能量较低,不会影响探测对象(常为分子)的状态.因此,NMR能够在无损条件下提供多种具有原子和分子分辨的物质组成、结构、形态、动态变化等丰富信息.     

利用核共振的电磁引起的透明性

利用原子能级的量子控制对光与物质相互作用进行操控的技术对光学有着深远的影响.这种操控技术有很多应用,包括少数光子水平上的非线性光学,慢光,无反转的激光以及光量子信息处理.实现这种操控的关键技术是电磁引起的透明性.在多能级原子中,能级跃迁之间的量子干涉可以使一个不透明的介质在原子共振附近成为透明的.随着高亮度加速器驱动光源     

自由电子激光

 激光现在已得到了极为广泛的应用。它是利用工作物质的原子、分子或离子的特定能级之间的辐射跃迁,将激励的能量转换成相干辐射的能量而形成的。因此激光的波长、功率和空间分辨本领都要受限于激光器的工作物质。不利用原子、分子或离子的能级,而又能产生大量的相干光子,是科学家们长期孜孜以求的目标。上世纪80年代初,马迪(JohnMadey)在他的博士论文中首次提出了自由电子激光的概念,并在1976年和他的同事们在斯坦福大学首次实现了远红外自由电子激光,观察到了10.6μm波长的光放大。从那时起人们对自由电子激光的理论和实验的研究进入了一个新的阶段,并取得了丰硕的成果。