简并能级系统中的量子相干效应与暗态

文章分析了简并二能级原子系统Fg=1→Fe=0中的吸收、色散特性与暗态的对应关系,比较了双Λ型和Λ型能级结构下的量子相干效应.结果表明,双Λ型系统中多个基态相干性会增强原子相干特性.     

空场诱导相干性对倒转Y型四能级原子系统中单光子和双光子吸收性质的影响

当倒转Y-型四能级原子的两基态能级邻近简并时,连接基态的两个跃迁路径与同一个真空场辐射场相互作用导致的量子干涉效应便产生了空场诱导相干性.空场诱导相干性能使倒转Y-型四能级原子在共振点的单光子和双光子电磁诱导透明现象减弱,而在其他失谐量处产生单光子增益现象。同时,外加相干光场的相对相位对原子的吸收性质有重要的影响.     

V型三能级原子系统中电磁诱导各向同性的二维左手效应

研究被两正交光场耦合的V型三能级原子系统中电磁诱导下的左手效应.讨论了正交耦合光场强度、探测场失谐量和上能级间自发辐射耦合相干对该原子系统介电常数、磁导率和折射系数的影响.研究表明,在合适的参数条件下,该原子系统的介电常数、磁导率在二维相同的区域内同时为负值,且取值分布具有各向同性的特征;即产生了各向同性的二维左手效应.     

动态光子晶体中V型三能级原子的自发辐射

研究了动态各向同性光子晶体中V型三能级原子的自发辐射,主要讨论了光子晶体能带带边频率受到阶跃调制和三角函数周期调制两种情况下,调制参数对占据数演化的控制作用,以及此过程中量子相干效应带来的影响.结果表明,阶跃调制时,调制发生后原子上能级劈裂出来的束缚缀饰态数目只取决于原子的跃迁频率和此时的带边频率,且与具有相同参数条件的静态情形下的相同.调制发生时刻对其后原子上能级占据数的长时演化情况有影响.随系统初态的不同,量子相干效应既可导致调制之后占据数迅速衰减,也可使原子上能级保留较多的占据数.三角函数周期调制时,原子上能级总占据数在足够长的时间之后随时间做频率近似等于调制频率的有衰减的准周期振荡.衰减率与调制频率有关,也因量子相干效应而受系统初态以及偶极矩夹角的影响.     

室温铯原子气室窄线宽相干布居振荡光谱

相干布居振荡(coherent population oscillations, CPO)光谱是一种原子布居数调制光谱,主要利用两束位相锁定、频率差小于原子自发辐射线宽的耦合光和探测光与原子相互作用,激光强度调制会导致原子布居数相干振荡,实现窄带宽的探测光透射.本文基于L型原子能级结构,在室温铯原子系综中实现了相干布居振荡光谱,光谱典型线宽小于50 kHz,远低于5.2 MHz的自发辐射线宽. L型能级结构的相干布居振荡光谱线宽依赖多个简并能级系统的布居数关联振荡,其不要求原子态的相位关联,有利于在长激发态寿命的Rydberg原子系统中基于相干布居振荡获得窄线宽光谱,从而提高基于Rydberg原子光谱的精密测量的灵敏度.     

基于碰撞产生的频域和时域内的量子干涉效应研究

从理论和实验两方面对以往较少涉及的原子-分子混合体系中基于碰撞而产生间距较大多能级间的相干和两延时波包间的相干及量子干涉效应进行研究,揭示通过碰撞这种非相干过程可产生在频域内具有较大能级间距多能级间的相干和时域内两延时波包间的相干.运用半经典密度矩阵理论及缀释态理论对碰撞产生的多能级系统量子干涉效应进行计算和分析;同时实验上用ns脉冲染料激光器观察到钠原子-分子混合体系中基于等频双光子两步激发及钠原子-分子混合激发而产生的钠原子3S-3P(1/2,3/2)-5S(或4D)系统基于碰撞产生的频域和时域内的量子干涉效应.本工作为进一步运用非相干碰撞过程研究较大间距多能级间和两延时波包间的相干提供了一种新的有效的方法,可望在高灵敏高精度激光光谱、原子分子激发态结构信息及物理化学过程的控制等方面具有广泛的应用.     

利用V型三能级原子与单模光场的非共振相互作用制备压缩相干态的叠加态

介绍了单模压缩相干态及其基本性质,根据简并V型三能级原子与单模光场的改进型有效哈密顿量,通过矩阵方法推导出原子-光场系统的态矢量.提出利用简并V型三能级原子与单模光场的非共振相互作用制备压缩相干态的叠加态的一种新方案,讨论了怎样进行控制单模压缩相干态光场中的压缩方向问题.     

自发辐射诱导相干对开放的Ladder型系统无反转激光增益瞬态演化的影响

利用开放的Ladder型三能级原子系统密度矩阵运动方程的数值解,研究了在探测场和驱动场双共振条件下,自发辐射诱导相干（SGC） 对系统无反转激光（LWI）增益瞬态演化的影响以及注入速率比和退出速率对与SGC相关的增益的调制作用.研究结果表明：SGC强度的变化将使瞬态增益和最终的稳定增益发生显著的改变;存在非相干抽运时,LWI增益随注入速率比和退出速率的减小而增大,而不存在非相干抽运时的情况与此正好相反;通过选取适当的SGC强度、注入速率比和退出速率可得到最大的LWI增益的瞬态值和最终的稳定值. 关键词： 开放系统 自发辐射诱导相干 瞬态演化 无反转增益     

耦合三能级原子与光场相互作用中系统的动力学行为

讨论了包含两个全同的三能级原子之间偶极矩相互作用的Jaynes-Cummings模型，并就Λ，Ξ和V三种能级构型建立了系统的动力学方程，特别在能级简并情况下讨论了具有Λ型能级的两个原子之间偶极相互作用及原子的初态和系统的失谐量对光场的统计性质和原子行为的影响。     

四能级系统中的原子相干效应

讨论了N型四能级原子系统中的原子相干效应，与三能级原子系统相比，其原子相干效应既可导致电磁感应透明(EIT，Electromagnetically Induced Transparency)的产生，也可产生电磁感应吸收(EIA，Electromagnetically Induced Absorption)现象，取决于控制光的强度和第四个能级的衰变率的大小。     

倒V形四能级亚飞秒极化拍的三光子吸收和色散

基于孪生色锁噪声场的互相关效应，从理论上研究了倒V形(RV)四能级飞秒量级差频极化拍与极化拍中五阶非线性极化率，并提出了用一种相位敏感的方法来研究多能级原子相干造成的三光子六波混频过程.在抽泵光束为窄带末端情况下，场关联对信号和极化率的影响都很弱，在非窄带情况下，场关联会使极化强度自相干信号和极化拍信号产生关于零延时的不对称性和时域扫描上的辐射与物质失谐阻尼振荡(RDO)，而极化率会产生频域扫描上的RDO振荡.参考光信号是一路传播方向和六波混频信号稍有区别的双光于非简并四波混频信号.五阶非线性响应则由享生     

相干布居数拍频信号与基态超精细子能级相干性关系的研究

相干布居数拍频(coherent population beating, CPB)现象, 产生于一个Λ型三能级原子系统中, 当双色相干激光场的频率差和两基态能级频率间隔近失谐的时候, 原子在激发态能级上的布居数会产生一个弛豫振荡, 且振荡频率等于失谐量. 当将此现象运用于原子标准频率的提取时, CPB频标的稳定度与CPB信号的幅度及信噪比直接相关. 本文理论推导了描述CPB 现象的表达式, 数值模拟并实验研究了⁸⁷Rb基态超精细子能级的相干性对CPB信号的影响, 通过控制与基态子能级共振相干激光场的抽运时间来控制能级的相干程度, 观测不同相干程度对CPB信号质量的影响. 研究结果表明CPB信号振荡的幅度与基态子能级相干程度成正比关系. 要改善CPB信号信噪比、提高原子频标稳定度, 建立、提高和保持基态超精细能级的相干性是关键. 本文还讨论了CPB现象用于弱磁场测量及其他方面应用的可行性.     

开放的V型三能级系统中原子注入和退出速率对位相相关的无反转激光增益和强度空间演化的调制作用

利用数值计算结果, 研究了具有自发辐射诱导相干的开放V 型三能级原子系统中的传播效应. 研究表明: 改变探测场和驱动场之间的相对位相对无反转激光(LWI)增益和 强度随传播距离的变化即空间演化具有重要的影响; 而原子的注入速率比(S)和退出速率(r₀)的改变将对位相相关的LWI增益和强度的空间演化产生明显的调制作用. 在S(r₀)的一定取值范围内, S(r₀)的值越大, LWI增益和强度越大且强度达到极大值需要的传播距离越长; 相应封闭系统中LWI增益和强度的最大值及能产生增益的传播距离都小于开放系统. Doppler效应对LWI增益和强度的空间演化也具有明显的影响, 存在Doppler效应时得到的LWI增益和强度明显小于无Doppler效应时的值.     

四能级原子相干系统的探讨

对N型四能级原子与光场相互作用的原子相干效应进行了理论计算,讨论了能级衰减率、激光线宽以及基态间的驰豫对原子相干效应的影响。原子第四能级的衰减率、激光线宽以及基态间驰豫增大,原子相干性将会减弱。     

倒V形四能级亚飞秒极化拍的三光子吸收和色散

基于孪生色锁噪声场的互相关效应,从理论上研究了倒V形(RV)四能级飞秒量级差频极化拍与极化拍中五阶非线性极化率,并提出了用一种相位敏感的方法来研究多能级原子相干造成的三光子六波混频过程.在抽泵光束为窄带末端情况下,场关联对信号和极化率的影响都很弱,在非窄带情况下,场关联会使极化强度自相干信号和极化拍信号产生关于零延时的不对称性和时域扫描上的辐射与物质失谐阻尼振荡(RDO),而极化率会产生频域扫描上的RDO振荡.参考光信号是一路传播方向和六波混频信号稍有区别的双光于非简并四波混频信号.五阶非线性响应则由享生 关键词： 外差法 吸收 色散 非线性极化     

V型三能级原子与双模光场相互作用的演化及Schrodinger猫态的制备

详细研究了一个V型三能级原子与双模光场的相互作用.结果表明:在原子与场的失谐量较大的情况下,基态能级可被绝热消除,从而把这一模型简化为一个等效的二能级原子与双模场相互作用的非简并Raman耦合模型,分别得出了非简并Raman耦合模型和简并Raman耦合模型系统的改进型有效哈密顿量和波函数.在此基础上通过对腔中原子进行选态测量,提出一种由具有可控权重因子和位相的相干叠加态组成的制备Schrdinger猫态的新方案.     

四能级原子系统中的电磁诱导吸收

以三个电偶极跃迁(中间跃迁作为探测跃迁、两边分别是耦合跃迁和控制跃迁)构成N型四能级系统为例，研究介质对探测光的吸收.揭示了在N型四能级系统中，既可产生电磁诱导吸收又可产生电磁诱导透明.这不仅取决于非相干转移率的大小，而且还取决于耦合场、控制场的强度和第四个简并能级的衰减速率大小. 关键词： 电磁诱导吸收 电磁诱导透明 原子相干的自发转移 能级的衰减速率     

纠缠相干态光场驱动下∧-型三能级原子的辐射谱

采用时间演化算符方法,研究∧-型=三能级原子与纠缠相干态光场共振相互作用的辐射谱.给出了辐射谱一般公式,并讨论在纠缠相干态光场驱动下的辐射频谱结构.结果表明,无论下能级简并与否纠缠相干态光场平均光子数很小时均出现拉比分裂,且强度随双模光场纠缠程度的增加而增加.当两下能级简并时,若两模场的平均光子数较小,辐射谱呈现对称多峰结构,若两模场的平均光子数较大,辐射谱呈现对称五峰结构.当两下能级非简并时,若两模场的平均光子数较小,辐射谱呈现对称多峰结构.若两模场的平均光子数较大,辐射谱呈现对称十峰结构.纠缠相干光与非纠缠相干光辐射谱的本质差别有两点:一是双模光场强量子关联导致纠缠度越强拉比峰强度越高;二是存在纠缠时由于两模场相干性导致辐射谱呈现对称多峰结构.     

在双Lamder模型中实现可调控光子带隙

研究驻波场相干驱动下四能级双Lamder模型的电磁感应光子带隙.当耦合场是远共振或共振时,来自于两邻近能级间的自发辐射相干效应(SGC)有助于实现一个或两个光子带隙.当自发辐射相干效应不存在时,探测场被原子系统强烈吸收,因此导致光子带隙严重形变甚至无法形成.数值结果表明,光子带隙结构是由SGC效应导致探测场和耦合场之间的相干增强Kerr非线性调制而产生,并改变驻波场的耦合方式,使系统实现单光子带隙转变为双光子带隙的动态调控.     

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.