三能级系统电子分布转移的数值模拟

原子能级中的分布可以人为的加以控制,受激拉曼迁移过程为我们提供了一种有效转移电子分布的方法,特别是可以有选择地实现分子高振动能级的分布转移.要对该过程有一个全面的了解,就必须对偏离共振和激光强度对电子分布转移所产生的影响有深刻的认识.使用数值模拟的方法系统地分析了三能级系统在受激拉曼迁移过程中电子分布的转移情况,计算了系统处于双光子共振时和偏离共振时的转移率,分析了偏离双光子共振、偏离单光子共振以及两束激光相对强度对转移率的影响.计算结果表明在双光子共振时可以完全转移;当偏离双光子共振很小的时候,基本可以达到完全转移;转移率对两束激光的相对强度不是很敏感.     

实现粒子布居高效转移的两种激光脉冲时序方案的理论研究

基于最近实验工作的结果(2010 Nat.Phys.6 265)即Danzl等在五能级M型级联系统中分别利用连续型和四光子型受激拉曼绝热通道(stimulated Raman adiabatic passage,STIRAP)实现了将Feshbach态上弱束缚的Cs2有效转移到其振转基态,本文理论研究了两种STIRAP方案实施的基本条件,解析推导系统的准暗态、绝热参数的具体形式并分析其存在的必要性,详细讨论布居转移效率对相关参量的依赖关系.通过比较激光脉冲的时序、中间能级的失谐量和自发辐射率、光场脉冲的幅值等诸多参量的不同影响,讨论方案各自的优缺点,找到了参量优化的方法以实现最高效的粒子布居数转移.与前人的实验结果相比,本文研究表明,实验观测值(约0.60)均低于理论预估最佳值(约0.97)的主要原因是受限于激发态能级的自发辐射率过大.该理论方案还可用于制备量子纠缠态,在量子逻辑门操控、量子信息传输等领域都有潜在的应用.     

两能级原子在激光衰波场中的共振反射

在共振情况下求解两能级原子在激光衰波场中的薛定谔方程，得到了基态原子反射率Ｒｇ、激发态原子反射率Ｒｅ以及原子总反射率Ｒｔ的解析表达式。然后通过数值计算，详细讨论了Ｒｇ、Ｒｅ，Ｒｔ与拉比频率，原子垂直于靶面方向运动的动能的依赖关系，得到一些有意义的结果。     

运用“部分受激拉曼绝热通道”制备串行Λ系统相干叠加态

讨论了在串行Λ系统中制备初态和末态的连续叠加态的方法,这种方法是部分受激拉曼绝热通道的扩充.但是它又不同于部分受激拉曼绝热通道,每个斯托克斯脉冲先行相应的泵浦脉冲,但是所有的中间脉冲提前并且同时消失,而第一束斯托克斯脉冲和最后一束泵浦脉冲稍后同时消失.应用数值方法讨论了脉冲驰豫时间和失谐量对该方法的影响.数值结果表明要制备任意的叠加态,不仅要满足双光子共振,而且要满足单光子共振.     

耗散对受激拉曼绝热转移过程的影响

应用最近发展的量子耗散理论 ,研究了耗散对简单三能级体系的受激拉曼绝热转移过程的影响 ,并与pump dump过程比较 .计算结果表明 ,受激拉曼绝热转移的机制能很好地抑制中间态的弛豫与涨落的影响 .数值结果也表明了新的量子耗散理论可以正确地描述场与耗散相互耦合的动力学问题     

一维动理学数值模拟激光与等离子体的相互作用

利用一维(1D3V)、显式、全电磁、相对论粒子模拟代码研究动理学范畴内激光与等离子体相互作用中的受激拉曼散射,给出了粒子代码的控制方程及其数值离散的详细方案,研究表明:动理学效应在受激拉曼散射不稳定性中十分重要;时问平均的反射率在阈值强度处跃升,在更高的激光强度处达到饱和;受激拉曼背向散射周期性地在次皮秒内爆发,离子效应延迟背向拉曼散射的发生;电子俘获导致了背向拉曼散射出现爆发;Langmuir波的非线性频移使得背向散射达到饱和。     

基于方波脉冲外场的超冷原子-分子绝热转化

基于受激拉曼绝热通道技术,研究了方波脉冲外场下的超冷原子-双原子分子转化.运用绝热保真度的方法,详细分析了该原子-分子转化系统相干布居俘获态的动力学演化过程.研究发现,相干布居俘获态的最终绝热保真度随脉冲激光强度的变化呈现出大幅度的周期振荡.这表明本文所设计的方波脉冲方案与高斯脉冲方案相比具有明显的优势,可以在较小的脉冲激光强度下达到较高的绝热保真度并实现较高效率的超冷原子-分子转化.     

运动三能级原子与驻波激光场斜交相互作用的理论分析

分析了一个运动的三能级原子与一个驻波激光场地斜交相互作用时的动量传递行为。结果表明，当原子和光场由于多普勒效应满足一定条件时，将产生受激拉曼跃迁。如果作用光相对于原子而言为一个“π／２脉冲”光时，那么经过作用后，原子将处于一个相干迭加态，其中一个态与加始相同。     

超冷原子向异核四聚物分子A3B的绝热转化

提出了利用Efimov共振辅助的受激拉曼绝热通道(ER-STIRAP) 过程实施超冷原子向异核四聚物分子A₃B转化的理论方案, 得到了转化过程中中间态分别为同核Efimov三聚物A₃和 异核Efimov三聚物A₂B两种途径下系统的暗态解, 证实了ER-STIRAP技术对超冷异核四聚物分子A₃B合成的可行性和有效性. 研究了外场参数, 包括缔合光脉冲的强度、脉宽、磁耦合强度及其失谐量等对A₃B形成的影响. 对两种不同中间态的转化途径进行比较发现, 与中间态为异核Efimov三聚物A₂B的途径相比, 经历中间态为同核Efimov三聚物A₃的途径时系统实现最终四聚物分子A₃B的产率更高. 另外, 还讨论了系统内禀的非线性和中间态的自发辐射损失对异核四聚物分子合成的影响.     

飞秒激光参数对非绝热耦合分子态布居的影响

利用含时波包法研究强飞秒泵浦-探测激光场中激光脉宽、波长和场强对非绝热耦合NaI分子各态布居的影响.波包在势能面上做周期性运动,周期约为1 000 fs.延时为200 fs时,波包第一次到达交叉区域分裂成两部分.波包在交叉区域的分裂情况影响各态布居.脉宽增长,NaI分子的激发概率增大,而解离概率减小.泵浦波长为共振波长318 nm时,激发概率最大.泵浦波长增长,NaI分子的解离概率减小.泵浦场强增大,激发概率增大,但解离概率不变.探测激光波长和场强不影响NaI分子各态布居分布.调节激光场参数可实现对波包运动的控制从而控制态布居的选择性分布.研究结果为实验上实现分子的光控制过程提供参考.     

Coherent population transfer in four-level ladder systems by single frequency-chirped laser pulse

Adiabatic passage induced by a frequency-chirped laser pulse in four-level ladder systems is investigated. Two different strategies for efficient population transfer (intuitive and counterintuitive laser pulse) are analyzed. For the larger detuning, the four-level ladder system can be reduced to a two-level system with which we are familiar. For the smaller detuning, the main conditions for realization of population transfer are the following: the width of the transform-limited laser pulse envelope frequency spectrum (without chirp) must be smaller and the peak Rabi frequency of the pulse must be larger than the detuning ε₂₁ and ε₂₁∼ε₃₂ in the case of the three-photon resonance. With this laser pulse, it is possible to achieve complete population via the intermediate levels by three successive adiabatic passages. Complete inversion is also obtained by a counterintuitive direction of the frequency sweep.     

两原子相干共振能量传递的单次与N次能量提取

两原子间隔一定距离且两原子跃迁频率接近时,两原子之间可发生能量传递.理论研究了供能原子和受能原子两共振原子的能量传递.求解薛定谔方程得出两原子共振能量传递效率.结果表明,供能原子在真空场中的激发态寿命在能量传递效率中起到十分重要的作用.能量传递效率与两原子间距离的负三次幂的正弦值的平方成正比,在一阶近似条件下,与两原子间距离的6次方成反比.以供能原子处于激发态时为初始时刻,能量从初始时刻随时间由供能原子向受能原子传递,对受能原子的单次能量提取的最大值大约在供能原子寿命的2/3时刻;对受能原子的连续N次能量提取的最大值,每次提取时间大约在供能原子寿命的1/2时刻.     

基于光路追踪方法的激光交叉束能量转移模型

提出一种基于几何光路追踪方法并可在流体模拟程序中实现在线计算的激光交叉束能量转移（CBET）耦合模型。借助由激光逆轫致吸收公式引入的泵浦激光功率密度在流体网格尺度上的计算公式,该模型可计算探针激光束中每根光线所携带的能量经过与泵浦激光场相互作用带来的损失（或增加）,从而实现激光能量在束间的转移。反复迭代的计算方法解决了由于激光束间能量转移与光线历史相关并且束间强耦合带来的方程求解困难。模型很容易推广到多束激光束两两能量交换的情形,也可用于研究逆轫致吸收和激光等离子体相互作用等物理内容。     

基于光路追踪方法的激光交叉束能量转移模型

提出一种基于几何光路追踪方法并可在流体模拟程序中实现在线计算的激光交叉束能量转移(CBET)耦合模型。借助由激光逆轫致吸收公式引入的泵浦激光功率密度在流体网格尺度上的计算公式,该模型可计算探针激光束中每根光线所携带的能量经过与泵浦激光场相互作用带来的损失(或增加),从而实现激光能量在束间的转移。反复迭代的计算方法解决了由于激光束间能量转移与光线历史相关并且束间强耦合带来的方程求解困难。模型很容易推广到多束激光束两两能量交换的情形,也可用于研究逆轫致吸收和激光等离子体相互作用等物理内容。     

Laser induced reverse transfer of gold thin film using femtosecond laser

Laser induced reverse transfer (LIRT) has been executed first time using a Mega Hertz pulse frequency femtosecond laser radiation under ambient conditions. Research has been conducted to understand the evolution of deposited structures with regard to pulse energy. Solid deposition of gold could be deposited on quartz substrate only if pulse energy falls within a certain range. For the experiment conducted in this work, it is 36-40 nJ. For energies above this range, crests appear in the middle of the deposition. There is a threshold in maximum applicable pulse energy, 82 nJ in this exepriment, beyond which further increase in pulse energy results in only traces of deposited material. Results also show that the width of deposited line increases with the increase in pulse energy and decreases with the increase in scan speed. These observations have been explained using the dynamics of ablated plume.     

光激发作用下分子与多金属纳米粒子间的电荷转移研究

金属纳米粒子在光激发作用下的增强作用是纳米科学领域的一个研究热点. 针对分子和多个不同位形下的金属纳米粒子在光激发下的相互作用展开了理论研究. 应用密度矩阵理论描述分子和金属纳米粒子同时激发产生表面等离激元后的电荷输运过程. 研究发现, 表面等离激元增强效应与分子和各个金属纳米粒子的相对位置有密切关系. 详细分析了金属纳米粒子间的耦合强度、分子和金属纳米粒子间的耦合强度、表面等离激元能级杂化、分子激发能和外场频率对表面等离激元增强效应的影响.     

Laser induced forward transfer of metal oxides using femtosecond double pulses

Laser induced forward transfer (LIFT) of ZnO and TiO₂ thin films onto Si has been realized with femtosecond double pulses of equal intensity, as a basic form of pulse shaping. In an effort to investigate the possibility to control the spatial distribution of the transfer via pulse separation, we used separation times varying from 0 to 10 ps. We have found that the size of the transferred spots increases by as much as 50% for pulse separation up to 500 fs, while for longer pulse separations the transferred spots acquire a constant area.     

Coherent population trapping and strong electromagnetically induced transparency resonances on the D<Subscript>1</Subscript> line of potassium

In this paper we report the first experimental observation of coherent population trapping (CPT) in thermal potassium vapor in a three levels Λ scheme. We demonstrate that K presents the advantage of a reduced modulation frequency with a large resonance contrast (up to 40%), in comparison to similar approaches with other alkalis. We report also the first evidence of electromagnetically induced transparency (EIT) resonances in K in the so called Hanle configuration. We tested different kinds of cells, demonstrating strong enhancement of the resonance contrast and amplitude for antirelaxation coated and buffered cells containing K vapor: resonance contrast up to 90% (for coated cells) and 65% (for buffered cells) is achieved with a linewidth of about 13 mG, while under similar conditions, the EIT resonance contrast in Cs vapor buffered by Ar gas is about 1%. Such relevant improvement is due to the reduced optical pumping in K, because of the overlapping of the hyperfine levels Doppler profiles, which does not occur in the case of Rb and Cs vapor. For this reason, K can be considered very promising for further CPT and EIT applications, especially for those where optical pumping losses represent a major limiting factor, such as light slowing and magnetometry.     

Charge transfer from the ground state of muonic hydrogen to at room temperature

The present status of research of muon transfer from the ground state of muonic protium to ⁴He is reviewed. The analysis of a recent measurement in a triple gas mixture of H₂+⁴He+Ne at 15 bar and room temperature is presented and the result is compared to the existing experimental and theoretical rates. The average muon transfer rate from protium to ⁴He determined from all lifetime measurements is . Received: 22 January 1998 / Revised: 4 March 1998 / Accepted: 31 March 1998