压缩真空场与耦合双原子Raman相互作用过程中光场的相位演化特性

采用Pegg-Barnett相位理论，研究了压缩真空场与耦合双原子Raman相互作用过程中光场的相位演化特性.具体计算了场的相位概率分布函数及相位涨落，给出了在极坐标中概率分布变化曲线.讨论了原子与场相互作用、两原子间偶极-偶极相互作用以及原子初始状态对光场相位性质的影响. 关键词： 相位特性 压缩真空场 耦合双原子 Raman相互作用     

高精细度光学微腔中原子的偶极俘获

利用梯度光场产生的光学偶极力对原子的作用是实现原子俘获的重要途径.分析高精细 度光学微腔中的偶极阱，讨论了由腔内驻波场、侧向和横向约束光构成光学势阱的特性，说 明在高精细度光学微腔中可以产生尺度为亚微米，阱深为mK量级的纯光学阱，并获得单原子 与光场的强耦合作用.还讨论了激光线宽对微腔中偶极阱阱深的影响. 关键词： 光学微腔 偶极俘获 单原子     

采用强聚焦光学系统实现原子操控的一种方案

采用光学手段操控原子是研究原子之间纠缠、控制其相互作用的重要途径,也是量子信息研究中的重要课题.本文基于目前的实验系统,提出了利用由三组驻波场组成的强聚焦光学系统产生间距可控的光学晶格,并在此基础上实现多光学偶极阱的一种方案.我们系统地讨论了两驻波场与第三驻波场的夹角和相对位相对光学阱分布的影响,指出在此基础上可以在一定程度上通过微光学阱实现单个原子的操控并实现偶极阱间距的可控调节.该结果对研究光学晶格中的BEC之间的作用、原子干涉以及原子之间偶极一偶极作用等具有重要意义.     

一种新颖的全光型表面原子(分子)漏斗

提出了一种产生全光型表面原子(分子)漏斗的新方案.采用红失谐高斯激光束照明由柱面透镜组成的光学系统，可在透镜焦平面附近产生横向漏斗形光强分布，以构成一表面光波导型原子漏斗.计算了漏斗的光强分布及其光学偶极势与偶极力分布.研究结果表明：该原子漏斗可用于冷原子(分子)的表面光波导、分束器和干涉仪以及微阱囚禁的有效装载，因而在集成原子光学及其原子芯片的研究中有着重要的应用. 关键词： 原子漏斗 分子漏斗 光学偶极势 原子芯片     

Kerr介质中双光子T-C模型光场的量子特性

研究了存在Kerr介质时，耦合双原子与单模压缩真空场双光子跃迁相互作用系统光场的量子特性，讨论了Kerr介质和原子间偶极-偶极相互作用对光场量子特性的影响. 结果表明：当Kerr效应和偶极-偶极相互作用可以忽略时，光场U2分量的涨落能被周期性地压缩，随着Kerr效应和偶极-偶极相互作用的增强，光场的压缩逐渐变浅，压缩次数减少；Kerr效应和偶极-偶极相互作用的影响使光场的二阶相干度时间演化曲线呈现周期性的崩塌-回复现象，但不论耦合强度如何，光子总是呈现聚束效应. 关键词： Kerr介质 压缩真空场 耦合双原子 光场的量子特性     

双原子与单模腔场拉曼相互作用系统中光场相位统计性质

本文研究了双原子与单模光场拉曼相互作用系统中,在光场和原子具有不同的耦合并计及原子间衣一偶极相互作用情况下,光场相位的演化特性。给出了初始为极弱和极强相干态光场时光场相位概率分布,相位算符望值及相位涨落的解析表达式,并讨论了双原子与腔场之间耦合常数的相对大小原子偶极相互作用强度对辐射场相位统计性质的影响。     

两偶极相互作用原子系统中的偶极平方压缩

研究了两个存在偶极相互作用的原子系统中的偶极平方压缩效应,讨论了原子偶极相互作用以及相位信息对压缩效应的影响,并进而探讨了原子偶极平方压缩与光场振幅平方压缩之间的关联.     

通过圆孔衍射实现冷分子(或冷原子)囚禁的光学偶极阱

以单色标量波衍射理论为基础,研究单色平面波由圆孔衍射产生实现冷分子(或冷原子)光学囚禁的光阱。运用圆孔衍射理论分析讨论了光学偶极阱的光强分布、光学势及偶极力,并导出了有关光阱的几何参量、光强分布、强度梯度及其曲率与光学系统参量(如照明光波的波长、小孔的孔径)间的解析关系。研究表明,当激光功率与波长分别为P=500 W和λ=1.08μm,小孔半径a=20μm时,产生囚禁甲烷CH4分子的光阱光学势约为57.9μK。通过圆孔衍射可实现冷分子或冷原子囚禁,该方案不仅简单可行、操作方便,而且在冷分子物理、原子光学、分子光学和量子光学等领域中有着广阔的应用前景。     

粒子数光场中原子纠缠的演化特性

两个初始时纠缠的原子(原子1、2)之一(原子2)和另一分离原子(原子3)在单模腔中与粒子数场发生相互作用,研究了这一系统中原子纠缠的演化特性.利用部分转置矩阵负本征值的方法,得出了纠缠度与初始时原子的状态、粒子数光场中光子数目、原子与腔场偶极相互作用的耦合常数、原子间偶极-偶极相互作用强度等的大小有很强的关系.     

纠缠态原子偶极间相互作用对量子态保真度的影响

研究了一对具有偶极偶极相互作用的纠缠态原子与相干态光场的相互作用,考察了原子间偶极偶极相互作用对体系中量子态保真度的影响.     

Casimir-Polder力对左手材料板附近的原子的动力学作用

本文研究了初始处于激发态的两能级原子在左手材料附近运动时Casimir-Polder力对原子动力学的影响. 左手材料有两个的作用: 一是在距离界面波长区域内提供了较强的Casimir-Polder共振力, 二是在这一范围原子的自发辐射受到抑制, 延长了作用时间. 这两种效应使得依靠原子自发辐射这一过程中的Casimir-Polder力能对原子的运动学产生影响, 并将一定初速度的原子排斥远离界面. 由于原子偶极矩的取向会影响Casimir-Polder力的性质, 因此对于某些初始条件(初速度和初始位置), 不同偶极矩取向的原子有不同的运动学结果, 会被吸引到界面或反射出去, 从而对具有不同偶极矩方向的原子进行筛选. 当然由于Casimir-Polder力很小, 能够反射的初速度也很小, 但是已经可以反抗极低温的热涨落, 我们的理论预估值约为15 μupK. 如果和其他约束手段同时作用, 便能对原子的动力学产生更为有利的控制.     

Influence of the virtual photon field on the squeezing properties of atom laser

This paper investigates the squeezing properties of an atom laser without rotating-wave approximation in the system of a binomial states field interacting with a two-level atomic Bose--Einstein condensate. It discusses the influences of atomic eigenfrequency, the interaction intensity between the optical field and atoms,parameter of the binomial states field and virtual photon field on the squeezing properties. The results show that two quadrature components of an atom laser can be squeezed periodically. The duration and the degree of squeezing an atom laser have something to do with the atomic eigenfrequency and the parameter of the binomial states field, respectively. The collapse and revival frequency of atom laser fluctuation depends on the interaction intensity between the optical field and atoms. The effect of the virtual photon field deepens the depth of squeezing an atom laser.     

强场与级联型三能级原子相互作用中原子的偶极压缩效应

采用数值计算方法研究了强相干初态光场与级联型三能级原子相互作用中原子的偶极压缩效应结果表明:级联型三能级原子偶极算符的两个正交分量均呈现出周期性的压缩现象,原子存在偶极压缩,且压缩的最大深度比弱场作用情况下要深得多;随着n值的不断增大,偶极算符两个正交分量的振荡频率随之增大,场与原子的非线性耦合越来越强,且振荡重复地出现复苏缩现象.     

原子自发辐射中偶极矩的涨落与最大纠缠态的保持

研究了二能级原子与电磁场相互作用体系的自发辐射与量子纠缠态.在原子的自发辐射过程中,其偶极矩的期待值总是零,但偶极矩的涨落恒等于一个不为零的常量,因此原子的自发辐射是由真空起伏导致偶极矩的涨落引起的.Jaynes-Cummings模型是产生量子纠缠态的重要体系,研究发现,原子与场纠缠态的信息熵和纠缠度随时间作周期性的振荡,量子态在非纠缠与纠缠态之间变化.更为重要的是,在失谐量适当时,量子态将长时间停留在最大纠缠态.     

Dephasing in an atom

When an atom in vacuum is near the surface of a dielectric the energy of a fluctuating electromagnetic field depends on a distance between them resulting, as known, in a force called van der Waals. Besides this fluctuation phenomenon there is one associated with formation of a mean electric field, which is equivalent to an order parameter. In this case atomic electrons are localized within atomic distances close to the atom and the total ground state energy is larger, compared to the bare atom, due to the polarization of the dielectric and the creation of a mean electric field locally distributed in the dielectric. The phenomenon differs from the usual ferroelectricity and has a pure quantum origin. This results in (i) an unusual atom-dielectric force different from the van der Waals one and (ii) an anomalous Lamb shift in the atom.     

Fluctuation–dissipation approach to van der Waals potentials between atoms and dielectric bodies

We consider the problem of an atom in its ground state located at some distance z from an infinite plane surface bordering a dielectric body. For this system the atom–dielectric interaction potential has been calculated by Mavroyannis in terms of the frequency-dependent dielectric constant ?(ω ) of the body. We rederive Mavroyannis’ result by defining a correlation function involving the virtual atomic dipole of the external atom and its image inside the dielectric and then evaluating it by means of the fluctuation–dissipation theorem. This approach does not depend on coupling with the vacuum field, it only takes into account cohesion forces, i.e. atomic interactions inside the solid since these are the only effects that determine both the dissipative and the absorptive part of ?(ω ).     

Radiation forces on a three-level atom in the high-order Bessel beams

The general expressions of the average dissipative and dipole forces acting on a A-configuration three-level atom in an arbitrary light field are derived by means of the optical Bloch equations based on the atomic density matrix elements, and the general properties of the average dissipative and dipole forces on a three-level atom in the linearly-polarized high-order Bessel beams （HBBs） are analysed. We find a resonant property （with two resonant peaks） of the dissipative force and a non-resonant property （with two pairs of non-resonant peaks） of the dipole force on the three-level atom, which are completely different from those on the two-level atom. Meanwhile we find a saturation effect of the average dissipative force in the HBB, which comes from the saturation of the upper-level population. Our study shows that the general expressions of the average dissipative and dipole forces on the three-level atom will be simplified to those of the two-level atom under the approximation of large detuning. Finally, we study the axial and azimuthal Doppler cooling of atoms in ID optical molasses composed of two counter-propagating HBBs and discuss the azimuthal influence of the HBB on the Doppler cooling limit. We also find that the Doppler limit of atoms in the molasses HBB is slightly below the conventional Doppler limit of hГ/（2kB） due to the orbital angular momentum lh of the HBB.     

虚光场效应对原子激光压缩性质的影响

在压缩真空态光场和二能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用系统中, 应用全量子理论, 分别在旋波近似和非旋波近似下, 研究了原子激光的压缩特性以及原子本征频率、光场-原子的耦合系数、光场初始压缩因子以及虚光场对原子激光压缩特性的影响. 研究表明,原子激光的两个正交分量均可被周期性压缩,原子的本征频率决定了原子激光两个正交分量涨落的量子Rabi频率,光场与原子的耦合系数决定了原子激光正交分量涨落的崩塌-回复振荡频率,当光场初始压缩因子增大和考虑虚光场效应时,原子激光正交分量的压缩深度均加深. 关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚 压缩真空态 原子激光 虚光场效应     

Focusing of an atomic beam by a Fresnel atom microlens

Focusing of an atomic beam by a Fresnel atom microlens formed by an optical field diffracted by an aperture whose size is comparable to or greater than the radiation wavelength is considered. It is shown that the dipole gradient force enables one to focus the atomic beam to a spot of about 10 nm in diameter. The focusing properties of a Fresnel atom microlens are analyzed within a model describing the dipole interaction of rubidium atoms with monochromatic radiation near the D-line.     

与二项式光场相互作用的运动原子熵压缩

运用量子信息熵理论,研究了二项式光场与运动二能级原子相互作用过程中运动原子的信息熵压缩。讨论了不同的原子初态和场的有关参数对原子信息熵压缩的影响。结果表明：选择原子初态、场模结构、场调节参数及原子运动速度可以调控原子信息熵的压缩方向、偶极矩分量值和压缩周期;适当的选择参数可得到持续性的原子信息熵压缩。