自旋轨道耦合玻色爱因斯坦凝聚体中的拉曼耦合强度

对玻色爱因斯坦凝聚中拉曼跃迁的拉比频率和耦合强度进行了实验研究,拉比频率是光与原子相互作用中的一个重要参量,用于衡量原子与光场之间耦合强度的大小,而拉曼跃迁耦合强度是自旋轨道耦合实验中的一个重要参数。研究了不同拉曼光频率失谐下,87 Rb在F=1时的超精细塞曼子能态|1,0〉和|1,1〉间的拉曼跃迁拉比振荡。在800nm的拉曼光作用下,观测到超精细态F=2的5个塞曼能态间同时耦合的拉比振荡。该工作有助于87 Rb自旋轨道耦合实验中参数的优化选择。     

自旋轨道耦合Su-Schrieffer-Heeger原子链系统的电子输运特性

在Su-Schrieffer-Heeger (SSH)原子链中,电子在胞内和胞间的跳跃依赖于其自旋时,即SSH原子链存在自旋轨道耦合作用时,存在不同缠绕数的非平庸拓扑边缘态.如何探测自旋轨道耦合SSH原子链不同缠绕数的边缘态是一个重要问题.本文在紧束缚近似下研究了自旋轨道耦合SSH原子链的非平庸拓扑边缘态性质及其零能附近的电子输运特性.研究发现四重和二重简并边缘态的缠绕数分别为2和1;并且仅当源极入射电子的自旋被极化(铁磁电极)时,自旋轨道耦合SSH原子链在零能附近的电子输运特性才能反映其边缘态的能谱特性.尤其是,随着自旋轨道耦合SSH原子链与左、右导线之间的耦合强度由弱到强改变,对于缠绕数为2的四重简并边缘态,入射电子在零能附近的透射峰数目将从4个变为0;而对于缠绕数为1的二重简并边缘态情形,其透射峰数目将从2个变为0.因此,在源极为铁磁电极的情形下,通过观察自旋轨道耦合SSH原子链在零能附近电子共振透射峰的数目随着其与左、右导线之间耦合强度的变化,来探测其不同缠绕数的边缘态.上述结果为基于电子输运特性探测自旋轨道耦合SSH原子链不同拓扑性质的边缘态提供了一种可选择的理论方案.     

非旋波近似下Tavis-Cummings模型的定态能谱和纠缠演化

利用相干态正交化展开法研究非旋波近似下Tavis-Cummings模型的定态能谱,以及模型中原子初态和耦合强度对系统纠缠度的影响.结果表明:系统的基态是非简并的,对应于两原子处于交换对称态.当两原子的初态处于交换反对称状态时,两原子间的纠缠能一直处于最大纠缠;在非旋波项的作用下,两原子初态处于非纠缠态时也能够产生周期性的纠缠.腔场与原子间的耦合强度对系统的演化有着重要作用.     

克尔介质中双模纠缠相干光与贝尔态原子相互作用系统的光子统计特性

运用全量子理论并结合数值计算方法,研究了克尔介质腔中处于贝尔态的两个全同二能级纠缠原子与双模纠缠相干光场相互作用系统的光子统计特性。讨论了双原子体系的初态、初始光场的平均光子数、双模纠缠相干光场的纠缠程度以及克尔介质与双模光场的耦合强度对光子统计特性的影响。结果表明:忽略克尔介质的作用时,只有当双原子体系的初态为0β1〉或1β1〉时,在一定的条件下才可出现光子的反聚束效应,而当双原子体系的初态为β00〉、1β0〉时,光场在其演化过程中不出现光子的反聚束效应。而当考虑克尔介质的作用时,四种初态下光场演化过程中均有可能出现光子的反聚束效应。光子的反聚束效应出现的次数、时间和深度极其敏感地依赖于初始光场的平均光子数和克尔介质与双模光场的耦合强度,同时也受到双模纠缠光场的纠缠程度的影响。     

两能级原子与单模腔场共振耦合系统中热态纠缠现象

借助于共生纠缠度, 研究了旋转波和非旋转波近似下共振Jaynes-Cummings模型中二能级原子与单光子腔场的热态纠缠现象. 结果表明：该共振耦合系统中, 存在影响原子与单光子腔模纠缠的临界温度, 当环境温度高于这一温度时, 原子与腔场的纠缠特性消失. 若只考虑实光子跃迁, 这一临界温度仅与原子和腔场的耦合强度有关, 随耦合系数的增大而升高; 若将虚光场一并考虑, 只要实光子跃迁强度与虚光子跃迁强度不相等, 在一定的温度下能很好的保持原子与腔场的纠缠相干性, 当二者相等时, 即使在绝对零度下, 原子与腔场也难以形成纠缠形式.     

量子点-Su-Schrieffer-Heeger原子链系统的电子输运特性

Su-Schrieffer-Heeger(SSH)原子链是典型的具有拓扑边缘态的一维系统,并且已在光子和冷原子系统中实验实现.本文在紧束缚近似下,利用传输矩阵方法研究了量子点-SSH原子链系统的电子输运特性,这里,量子点的作用是调节SSH原子链与电极的隧穿耦合强度.当量子点与SSH原子链弱耦合时,量子点-SSH原子链系统的四重简并边缘态对应SSH原子链存在边缘态的情形,而其二重简并边缘态对应SSH原子链不存在边缘态的情形;当量子点与SSH原子链强耦合时,其边缘态仅在胞内跳跃振幅大于胞间跳跃振幅情形下存在,此时,SSH原子链不存在边缘态.尤其是,当量子点-SSH原子链系统与外加电极之间为强隧穿耦合时,其边缘态的电子共振透射峰的个数将减少2,例如:对于四重简并的边缘态,即SSH原子链存在边缘态的情形,其电子共振透射峰的个数将变为2;而对于二重简并的边缘态,即SSH原子链不存在边缘态的情形,其电子的共振透射峰将消失.因而,可以通过调节量子点与SSH原子链、外加电极之间的隧穿耦合强度,观察边缘态电子共振透射峰的个数变化情况来判断SSH原子链是否处于非平庸拓扑态.     

双光子激光

继激光和微波激射器、参量振荡器、激光的受激拉曼过程之后,双光子激光被称为第四种量子光学器件,它可能成为一种新型的可调谐光源和高功率激光放大器. 双光子激光的基本原理是:在两个已实现粒子数反转的能级上(此二能级对偶极跃迁应当是禁戒的),输入一束激光(　1),获得另一束激光( x).这两束激光的频率 1 及 x满足关系 ( )= E,其中 E为两个能级的能量之差.当 时,称为非简并情形.若 1是可调谐的,则 x也是可调谐的.当 = 时,称为简并情形,即输入一束频率的激光时,它可经双光子放大而获得增益. 西德海德堡大学应用物理研究所的 B.Nikolaus、…     

光学相位锁定激光在原子玻色-爱因斯坦凝聚中实现拉曼耦合

采用光学相位锁定环路技术将外腔反馈式半导体激光器锁定到与钛宝石激光器输出激光频率上. 锁定后两束激光的差频线宽从MHz降低到Hz量级, 同时两束激光的频率差可实现几百兆赫兹到7 GHz的精密调节. 锁定的两束激光作用在铷原子玻色-爱因斯坦凝聚的两个基态超精细态F=2, 1, 观测到在两个超精细态之间的拉曼跃迁. 该技术可用于超冷原子两个超精细态之间自旋轨道耦合.     

简并双光子激光:无反转激光和无激光反转

在原子衰减常数相等、单光子失谐不太大且饱和不太深的条件下，对于两个适当的原子－场耦合常数，简并双光子激光系统一方面能够呈现无反转激光，另一方面又能够呈现无激光反转。 关键词：     

利用双相光栅的激光束相干合成

本文介绍一种采用纯双相光栅进行激光束相干相加的方法。用一光栅能把单一光束高效率地分离成N个相等级次激光束,亦能以相同效率把N个相等级次的激光束转换成单一光束。实验证明,它能以75％的总转换效率将七束激光转换成一个单束激光。本文还描述一种实验装置,将两束氦-氖激光与三束氦-氖激光(波长为3.39μm)的功率合成,其效率可高达83％。     

薛定谔猫态光场与二能级原子相互作用系统的量子特性

在非旋波近似下,通过采用相干态正交化展开的方法,研究了薛定谔猫态光场与二能级原子相互作用系统中,原子的布局数和光场的反聚束效应,并与旋波近似下的结果进行了对比.在旋波近似与非旋波近似下,讨论了初始光场强度、相干态间的相位角以及失谐量对原子布局数和光场反聚束效应的影响;在非旋波近似下,讨论了强弱耦合情况下光场的反聚束效应.研究结果表明:旋波近似与非旋波近似下,原子的布局数随着初始光场强度的不同,表现出不同的特性;当初始光场强度较小时,旋波近似与非旋波近似下,原子的布局数表现出相同的特性;随着初始光场强度的增大,旋波近似下,原子的布局数将表现出坍塌现象.耦合强度较大时,光场的聚束与反聚束效应在非旋波近似与旋波近似下有较大的区别;非旋波近似下,随着初始光场强度的增大,光场一直处于聚束效应状态;而旋波近似下,光场的聚束效应与反聚束效应交替出现.     

简并光学参量振荡器混沌相同步与反相同步

从广泛意义上研究了简并光学参量振荡器的混沌同步. 数值结果表明, 当最大条件李指数小于零时, 处于混沌态的两个简并光学参量振荡器通过单向耦合可以实现相同步或反相同步. 当两个简并光学参量振荡器同时实现正耦合或负耦合时为相同步, 当其中一个为正耦合而另一个为负耦合时实现反相同步.     

双模纠缠相干光与Bell态原子系统的光子统计

运用全量子理论并结合数值计算方法,研究了处于Bell态的两个全同二能级纠缠原子与双模纠缠相干光场相互作用系统的光子统计性质.分析了双原子体系的初态、光场的平均光子数、双模纠缠相干光场的纠缠程度以及双原子体系的原子间耦合强度对双模光场的光子统计性质的影响.结果表明：双原子体系的初态为｜β00〉、｜β10〉时,光场在其演化过程中不出现光子的反聚束效应;而当原子初态为｜β01〉或｜β11〉时,在一定的条件下可出现光子的反聚束效应.并且在光场的演化过程中,光子的反聚束效应出现的次数、时间和深度极其敏感地依赖于初始光场的平均光子数,而受到双模纠缠光场的纠缠程度以及双原子间偶极作用强度的影响很微弱.     

Tripod型双电磁诱导透明原子系统中压缩光的传输

采用海森堡-朗之万方法理论研究了Tripod型双电磁诱导透明原子系统中压缩态探针场的传输特性.研究结果表明:通过双透明窗口压缩光可实现双通道传输,且每个通道可以被独立操控;当两束耦合场的频率失谐相等时,输出探针场的压缩度可以得到更好的保持.此外,输出探针场的压缩度可以通过耦合场的拉比频率、原子的光学厚度和基态退相干率以及探测频率来操控.该研究结果为进一步优化多通道量子存储提供依据.     

Tripod型双电磁诱导透明原子系统中压缩光的传输（英文）

采用海森堡-朗之万方法理论研究了Tripod型双电磁诱导透明原子系统中压缩态探针场的传输特性.研究结果表明:通过双透明窗口压缩光可实现双通道传输,且每个通道可以被独立操控;当两束耦合场的频率失谐相等时,输出探针场的压缩度可以得到更好的保持.此外,输出探针场的压缩度可以通过耦合场的拉比频率、原子的光学厚度和基态退相干率以及探测频率来操控.该研究结果为进一步优化多通道量子存储提供依据.     

光场诱导的原子激光的量子相干性

基于伞量子理论,分别研究了几种重要的光场作用下,从原子玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)体耦合输出的原子激光的量子相干特性.结果表明,粒子数态光场诱导的原子激光总是反聚束的,相干态光场诱导的原子激光是任意阶相干的,而压缩相干态光场诱导的原子激光总是聚束的.表明用光场诱导产生的原子激光具有与初始光场完全相间的量子相干性质.     

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     

非旋波近似下二项式光场与V型三能级原子相互作用的量子特性

采用相干态正交化展开方法,研究了非旋波近似下V型三能级原子与单模腔场的相互作用,并且利用保真度对能级的交叉问题进行了判断.研究了在二项式光场作用下,V型三能级原子初始状态以及二项式态光场的光场系数对光场二阶相干度的影响.数值计算结果表明|原子初始时刻处于基态时,随着η的增大光场呈现聚束效应的持续时间先增大后减小|原子初始时刻处于叠加态时,随着参量η的增大光场呈现聚束效应的持续时间逐渐减弱|当η的值足够大时,在这两种情况下光场都将完全呈现反聚束效应|当其它参量不变时,G2(t)的平均值会随着耦合强度的增大而增大.     

超几何光场态与二能级原子相互作用中原子反转的演化及光场的反聚束 …

研究作为二项式态单参数推广超几何态与二能级原子的强度耦合相互作用。讨论了原子反转的动力学演化以及光场的反聚束效应。     

黑腔中高斯型激光束偏折的模拟研究

利用三维激光等离子体相互作用流体程序LAP3D数值模拟研究了高斯光束在均匀等离子体传播过程中的激光束偏折现象,分别考察了激光强度变化和等离子体横向流的流速变化对束偏折的影响。模拟结果表明:当流速接近离子声速时,激光束偏折效应最明显,此时激光偏折程度与激光强度成正比;当流速逐渐小于离子声速时,激光束偏折行为受抑制逐渐减弱;而当流速逐渐大于离子声速时,激光光强包络的变化以衍射效应为主。