相干瞬态的量子干涉效应和Berry相位

利用解析方法描述了相干瞬态量子体系中不同类型的量子干涉效应,分别讨论了光学干涉与量子干涉所起的作用,分析了在时域对称光场作用下,几何相位在量子干涉效应中所扮演的角色,从理论上证明了通过适当改变抽运场脉冲面积,可实现对几何相位的测量. 同时研究也发现利用啁啾抽运场可以实现对量子干涉效应的有效控制. 关键词： 相干瞬态 量子干涉 几何相位 啁啾脉冲     

用时间平移矩阵方法对真空中V型三能级原子非线性光学性质的理论研究

运用时间平移矩阵研究了真空中V型三能级原子在外场作用下的非线性光学性质,具体推导了三阶偶极跃迁矩阵元随时间演化规律.结果发现:真空与原子间的耦合是产生非线性量子相干的重要原因.     

罗丹明B溶液中双光子荧光的相干控制

本文利用飞秒激光频谱相位整形技术和偏振调制技术,对罗丹明B溶液中双光子荧光的相干控制进行了研究。通过对飞秒激光脉冲进行π相位扫描和余弦相位调制,实现了罗丹明B溶液中双光子荧光的相干控制,荧光强度能够被有效操控。经过理论模拟与分析,证实罗丹明B溶液中双光子荧光强度的变化由双光子跃迁过程中不同量子路径之间的干涉相长和干涉相消引起的。对激光脉冲进行偏振调制的实验,罗丹明B溶液中双光子荧光强度呈现出周期性变化;经过理论模拟计算,发现这种变化是受激光偏振的影响产生的。     

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     

强光场下非共振双光子跃迁相干控制

利用飞秒激光脉冲相位整形技术,从理论和实验两方面,对强激光场下分子体系苝溶液中非共振双光子跃迁的相干控制进行了研究。通过对飞秒激光脉冲进行相位扫描和余弦相位调制,发现分子体系中非共振双光子的跃迁几率能够被削弱,但不能完全消除。分子体系中非共振双光子跃迁的相干控制受到激光光场的形状和分子吸收谱谱宽的影响;与原子体系相比,分子体系中非共振双光子跃迁相干控制的调制效率降低。     

超强频率梳激光场驱动下多光子共振谐波辐射的相位突变研究

本文从理论上研究了在双色频率梳激光场驱动下多光子谐波辐射光谱中的相位突变现象。我们利用Floquet理论非微扰地模拟了频率梳激光场与原子分子等量子系统的相互作用过程。谐波辐射信号是多光子偶极跃迁相干叠加的结果,通过调节频率梳激光场间的相对相位,可以相干地控制谐波辐射信号的强度。通过对谐波信号进行傅里叶变换,可以提取不同跃迁路径的相对相位信息。我们通过改变频率梳组激光场的强度和频率组分实现多光子跃迁频率,让其跨越共振跃迁频率时,谐波相位会发生突变。从而可以观测超强激光场驱动下量子系统共振跃迁频率的斯塔克能移。     

基于平移压缩真空态的强反聚束光场

具有反聚束特性的非经典光场是量子信息与量子光学的重要资源。基于非线性光学的量子干涉效应，通过将压缩真空态与特定相位的相干态在光学分束器上合成的方法获得平移压缩真空态，对压缩度和相干分量进行独立控制以获得反聚束。本文结合实验系统参数，理论研究了压缩真空态的压缩度和相干态的幅度对实验产生反聚束光场的影响。在最优化平移条件下，我们分析了系统总效率、背景噪声，以及Hanbury Brown-Twiss(HBT)与Double HBT测量方法对反聚束光场g⁽(2))(0)测量的影响，并讨论了误差为零处相应量子态的g⁽(2))(0)值和平均光子速率。     

超短激光脉冲的绝对相位对三能级Λ型原子布居的影响

通过数值求解含时薛定谔方程,研究超短激光脉冲与三能级Λ型原子相互作用过程中影响原子电离态跃迁几率的几个因素,如:绝对相位,啁啾率等.研究结果表明激光绝对相位、啁啾率的大小是关系态跃迁几率的重要因素,通过调节超短激光脉冲的绝对相位和啁啾率,可以将态跃迁几率控制到较大的水平.本文研究结果为实验上对态跃迁几率的控制提供了相关理论基础.     

倒Y型四能级原子系统中电磁诱导透明的相干控制

研究了倒Y型四能级原子系统中相干控制电磁诱导透明.应用微扰理论给出一阶近似条件下,不同控制场原子系统对探测光场响应的解析式及电磁诱导透明窗宽度的解析式.在探测场为弱场时,分析了系统中控制光场强度、耦合光场强度及其失谐量对电磁诱导透明窗的影响.研究发现电磁诱导透明窗随控制光场强度的增强变宽,而随耦合光场强度的增强变窄,当探测光场与耦合光场偏离双光子共振时,透明窗外的吸收增加,透明窗变宽.在弱探测场、弱控制场条件下,分析了初始时刻原子处在相干叠加态时的相对相位、相对强度与探测场和控制场的相对相位等对系统吸收特性及透明窗的影响.结果表明探测场与控制场的相对相位对吸收的影响与相干叠加态中两能级之间几率幅的相对相位对吸收的影响作用相反,系统在两下能级干涉极大时,存在一个很宽的透明带.应用缀饰态理论和量子相干理论对所得结果进行了解释.     

单光子和双光子电磁诱导透明谱的相干调制

采用一束相干外场作用在倒Y模型原子的基态与另外状态构成的跃迁上,实现对单光子和双光子电磁诱导透明谱的调制.经研究发现相干外场对单光子和双光子的吸收性质有类似的影响效果.由于相干外场的作用,吸收谱的共振点附近出现吸收峰将原单重透明谱分裂为双重透明谱.诱导的吸收峰的高度和透明谱的频谱宽度与相干外场的强度有密切关系.并用缀饰态理论解释了这些物理现象.这些研究对多通道光通信以及对原子光学性质的调控方面有积极意义.     

单光子和双光子电磁诱导透明谱的相干调制

采用一束相干外场作用在倒Y模型原子的基态与另外状态构成的跃迁上,实现对单光子和双光子电磁诱导透明谱的调制。经研究发现相干外场对单光子和双光子的吸收性质有类似的影响效果。由于相干外场的作用,吸收谱的共振点附近出现吸收峰将原单重透明谱分裂为双重透明谱。诱导的吸收峰的高度和透明谱的频谱宽度与相干外场的强度有密切关系。并用缀饰态理论解释了这些物理现象。这些研究对多通道光通信以及对原子光学性质的调控方面有积极意义。     

原子分子光子系统的耗散相互作用和退相干

原子分子系统与量子化的电磁场或光子模式耦合的系统是非相对论量子力学理论研究和实验研究的主要对象和模型. 现实系统必然与外界环境耦合，且即便原子隔绝较好、光学腔壁品质因子足够高，原子系统也不等价于少数几个能级构成的简单模型：它仍然有不为零的几率跃迁到不可控的能级空间、与原子相互作用的自由空间真空场的量子效应也必须考虑. 本文将结合开放量子系统理论的基本要素与原子光子的基本模型，对原子分子系统在电磁场中发生的耗散以及量子退相干过程做简单综述，并重点介绍描述量子系统退相干过程的主流理论工具——主方程.     

基于GaAs-AlGaAs非对称耦合量子阱材料的半导体弱光开关

提出了一种基于在GaAs-AlGaAs非对称耦合量子阱材料子带跃迁的量子干涉的半导体弱光开关，分析了驰豫速率γ21对光开关的影响，这种半导体弱光开关是半导体超晶格材料共振隧穿作用导致的子带跃迁的Fano干涉的结果，由于半导体结构与材料可以人为地选择，相干强度可以控制和改变，这种半导体弱光开关比采用原子系统更实用，这也是一种在半导体材料中实现一束光控制另一束光的方法。     

不对称双量子阱中电子布居转移的相干控制研究

采用龙格-库塔算法对激光与半导体双量子阱系统相互作用的密度矩阵方程进行数值求解,研究了不对称半导体双量子阱系统中电子布居转移的相干控制。研究表明,调节激光场强和脉冲时间延迟可控制两个下能级间的粒子数转移;利用激光场相对相位可精确地控制布居转移几率。这些结果在相干叠加态制备、量子纠缠和量子信息处理等领域具有潜在的应用价值。     

基于碰撞感应激发产生的量子相干效应研究

近年来，量子相干在诸如高灵敏高精度激光光谱和新型量子频标、分子运动和物理化学反应的操控、原子分子激发态结构信息、量子态绝热布居转移、量子计算和量子信息处理等方面具有广泛的应用而受到人们的关注。基于量子干涉效应而产生的量子相干可分为频域和时域内的两种：频域内的量子相干来源于两个或多个同时的不同跃迁路径间的干涉，时域内的量子相干来源于两个或多个具有一定延时的同一跃迁路径间的干涉。本报告对以往较少涉及的原子及原子——分子混合体系中基于非相干碰撞而产生的频域和时域内多能级系统量子相干效应进行研究，并着重探索量子相干产生的条件及其对外界条件的依赖关系等。     

半导体中相干控制光电流对光场的偏振依赖性

采用黄金定则方法和Kane六能带模型，分析了半导体中的量子干涉控制光生电流效应.计算了不同偏振光场下载流子在动量空间的初始布居分布，从微观上阐明了相干电流对光场的偏振依赖特性.在平行线偏振情况下，相干电流方向沿光场的偏振方向；而在正交线偏振情况下，电流方向与倍频光的偏振方向相同.还证明了只有当单光子跃迁和双光子跃迁相平衡时才能获得最大的电流注入效率. 关键词： 量子干涉 光电流 线偏振光     

脉冲光场作用下啁啾双光子量子特性研究

基于量子理论和非线性光学,研究了脉冲光场作用啁啾准相位匹配非线性晶体的第Ⅱ类自发参变下转换过程中,脉冲宽度和啁啾系数对产生的纠缠双光子特性及Hong-Ou-Mandel(HOM)量子干涉结果的影响。结果表明,啁啾系数一定时,随着脉冲宽度的增加,双光子谱的不可区分性降低,HOM量子干涉可见度下降。当脉冲宽度一定时,随着啁啾系数的增加使双光子谱带宽增加,HOM量子干涉陷落变窄,双光子谱的不可区分性增强,从而提高了相干精度和干涉可见度。理论上得到了超宽带的双光子谱和对应超窄的HOM量子干涉图。     

耦合半导体双量子阱中光学双稳态的相干调控

在一个具有三能级V型能级结构的耦合半导体双量子阱中,研究了相干调控下光学双稳态以及双稳态与多稳态的转化行为。研究结果表明,在此物理模型下,光学双稳态的阈值强烈依赖于系统中的非相干抽运强度和存在自发辐射相干下的相对相位,同时,通过调制相位大小,可使系统出现光学双稳态和多稳态之间的相互转换。     

低频强场作用下三维光子晶体中单个二能级原子的自发辐射

控制受激原子的自发辐射是当前量子光学领域的一个重要课题.现有的研究表明,原子不同跃迁通道之间的量子干涉导致了新的光学现象,如无粒子数反转光放大,光谱变化,自发辐射相消等.Evers和Keitel提出了一种非常有效的方法,相当大地降低了一个二能级系统中上能态布居数的衰减;在他们的方法中,一个相干的强的低频场作用于单个二能级原子,此场的频率低于原子跃迁的整个衰减宽度,产生了由上能级到下能级原子态的不同衰减通道,从而导致自发辐射的量子干涉,显著地抑制了自发辐射.另一方面:在光学和固体物理领域,光子晶体引起了人们很大的兴趣.     

三种方法求解外场驱动含时谐振子系统的异同

讨论了外场驱动含量谐振子系统的三种解法的异同，发现利用相干态平均方法与量子不变量理论所得结果一致，而利用海森伯运动方程所求结果与上述两种结果相关一个相位因子。