铯原子气室中相干布居俘获的参数依赖关系研究

基于铯原子基态6S_1/2的两个超精细能级（F=3与F=4）与激发态6P_3/2的超精细能级（F′=4）构成的Λ型三能级系统,采用室温下的未充缓冲气体和充有分压为266.6 Pa的氖气作为缓冲气体的铯原子气室对于相干布居俘获（CPT）的参数依赖关系进行了实验研究和理论分析.主要研究了CPT信号的半高全宽和幅度对于频率差为铯原子基态6S_1/2的超精细分裂（9.19263177 GHz）且位相锁定的两激光束的功率、光强比值、光斑直径、磁屏蔽之后的剩余磁场以及是否充缓冲气体等实验参数的依赖关系.在优化的实验参数条件下获得了约340 Hz的CPT信号半高全宽.     

相干布居囚禁振荡与拉曼失谐的关系

相干布居囚禁(CPT)振荡是一种基于CPT态而产生的瞬态振荡现象,与相干双色光频差和Λ型三能级结构原子基态能级间隔之间的拉曼失谐有关.本文采用锯齿波对微波信号进行频率调制,实现拉曼失谐均匀变化和阶跃变化.并通过建立频率调制速率和拉曼失谐变化速率之间的关系,分析拉曼失谐变化速率和变化方式对CPT振荡的影响.结果表明,当拉曼失谐均匀变化时,激发CPT态原子产生振荡现象需要满足变化速率较快的条件,且激发产生的振荡呈现非谐波振荡行为.当拉曼失谐发生阶跃变化时,激发产生的CPT振荡为阻尼振荡且振荡频率与失谐量相等.利用锯齿波进行微波频率调制,进而实现对拉曼失谐的调制,实现CPT态的完全建立和CPT振荡的完全衰减过程,在弱磁场测量和原子钟领域具有较大的应用潜力.     

相干布居数囚禁原子频标的实现及相关实验参数研究

原子频标要求高信噪比和窄线宽的鉴频信号,但对于被动型相干囚禁态原子频标(CPT频标), 改善鉴频信号信噪比以增加线宽为代价,因此选择合适的信噪比和线宽组合是研制CPT原子频标频标的重要环节。文章介绍了用桌面CPT频标系统地研究了鉴频信号与温度、光强等参数的关系所获得的研究结果,由此获得了合适选取的信噪比与线宽组合的依据。文章还给出了关于光源非理想偏振导致的消相干效应对CPT频标的影响所开展的实验结果。文章所提供的研究结果不仅帮助我们研制成功了CPT频标,而且对于CPT物理现象研究和其他CPT频标的研制也有参考价值。     

Bell态原子与双模纠缠相干光场相互作用系统的原子布居数演化

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原子布居数演化特性.讨论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原子布居时间演化的影响.结果表明:双原子体系的初态为|β11〉时,原子布居数不随时间变化;初态为|β00〉、|β01〉和|β10〉时,当初始平均光子数增大到一定数值时演化特性呈现出周期性的崩塌和回复效应,随初始光子数的增加时间演化曲线的振荡频率增大振幅减小,且初态为|β00〉或|β10〉时原子布居的回复周期是初态为时|β01〉的两倍;双模纠缠相干光场的纠缠程度以及原子间偶极相互作用的强弱对Rabi振荡频率没有影响但对振幅有着显著的影响.     

V型原子系统中相干布居俘获的相干相位调制研究

在延迟脉冲激光场作用下的V型原子系统中，实现了对相干布居俘获，电磁感应透明的相干相位调制，选择适当的能级其调制频率可以达到飞秒量级.利用数值和解析分析得到了延迟脉冲和叠加态粒子数布居的关系，以及粒子布居受光场相位调制的特点和变化规律.利用这种机理可以实现飞秒量级的量子开关作用. 关键词： 相干相位调制 相干布居俘获 电磁感应透明 量子开关     

Bell态原子与双模纠缠相干光场双光子相互作用的原子布居数演化特性

运用全量子理论研究了Bell态原子与双模纠缠相干光场双光子相互作用过程中的原子粒子布居差的时间演化规律.结果表明:原子初始处于|β11＞时,原子粒子布居差恒为零;原子初始处于其他三个Bell态时,随着初始光场平均光子数的增加,原子粒子数布居差时间演化曲线的振荡频率明显增大,振荡幅度明显减小;双模光场纠缠程度的大小对曲线的振荡频率及整体曲线的位置都没有影响.随着原子间偶极相互作用的增强,当原子初态处在|β01＞时,曲线的Rabi振荡频率明显增大;而两原子初始处于|β10＞或|β00＞态时,曲线的崩塌-回复现象逐渐消失.     

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.     

非简并Λ型三能级原子的速度选择相干布居俘获

研究了非简并Λ型三能级原子速度选择相干布居俘获与原子能级结构的非对称性以及原子-激光失谐之间的关系.指出相对于简并、共振情况，原子动量分布的概率峰峰值降低、最可几动量发生变化，而且原子的俘获时间也变得很长.     

芯片原子钟相干布居囚禁谱线特性研究

通过微型原子蒸汽室产生质量满足要求的相干布居囚禁(CPT)信号是实现芯片原子钟的关键之一.本实验通过对光源实施频率调制和对光场与⁸⁷Rb原子作用产生的信号作相敏解调获得高信噪比的CPT微分谱线, 利用CPT微分谱线研究了CPT信号随工作参数变化的规律以及信号质量对原子钟频率稳定度的影响, 所获研究结果与理论模型预期相符合, 实验结果为芯片原子钟推荐了最佳工作参数.实验所采用的方法利用芯片原子钟自身的资源就可以实施, 因此为芯片原子钟开展性能研究和实施工作参数优化提供了实用的手段.     

铯原子气室中D2线泵浦探测光谱的实验观测

在铯原子气室中采用偏振方向相互垂直且同向传播的线偏泵浦光和探测光，研究了铯原子D2线的泵浦探测光谱。由于在6 S1/2 F=3 – 6 P3/2 F’=2 超精细跃迁中存在多个L型塞曼子能级结构，从而产生了电磁诱导透明导致的吸收减弱；而在6 S1/2 F=4 – 6 P3/2 F’=5 超精细跃迁中则观测到了电磁诱导吸收。通过改变泵浦光的失谐量，在电磁诱导透明形成的吸收减弱凹陷和电磁诱导吸收产生的吸收增强峰内部均观察到了反常的吸收信号反转。     

一个特殊模型中的相干布居俘获

外场作用下,对称双势阱中将发生相干布居俘获现象. 在氨分子模型中,当分子初始处在较低的本征态时,在一定的条件下激发态上将没有粒子数布居,外加光场强烈地使较低的双重态耦合在一起,且粒子数布居总保持为1,尽管此时外场与|2〉→|3〉接近共振. 这是一般模型所不能得到的结论. 关键词： 相干布居俘获 Ξ型三能级系统 双势阱     

三能级原子与少周期脉冲串作用中的相干布居捕获

研究了少周期脉冲串作用下三能级原子中的布居转移和相干布居捕获现象.在非旋波近似的情况下求解了密度矩阵方程.研究结果表明在等时间间隔的锁相脉冲作用下,系统能级的布居逐步转移并积累,系统基态相干也逐步积累.在满足脉冲重复频率为基态能级频差的整数分之一倍时,三能级系统和频率梳中两梳齿频率成分作用形成相干布居捕获现象,原子暗态布居值达到最大,介质对脉冲透明.在适当选取少周期脉冲参量的情况下,在0.5个ns的时间内三能级系统相干性演化到最大后到达稳态,相干布居捕获发生.与脉宽为100个fs的多周期脉冲相比,少周期脉冲串在介质中建立相干布居捕获的时间缩短两个数量级.由于频率梳中与三能级系统发生作用的梳频成份有相同的频移,相干布居捕获的条件双光子共振仍然满足.因而,当两基态能级频率差较大时,如果选取少周期脉冲载波频率为系统能级1至2和1至3的传输频率之和的一半ω=(ω₁+ω₂)/2,室温下原子热运动的引起的多普勒频移并不会破坏相干布居捕获.     

准Λ型四能级中用非匹配高斯脉冲实现相干布居转移

文章研究用非匹配高斯脉冲实现四能级准Λ型系统中的相干布居转移.从密度矩阵方程出发,对四个态的布居数随时间的演化进行了数值模拟.模拟结果表明,泵浦光场的拉比频率强度和失谐量对布居转移率的影响和探测光场、耦合光场的拉比频率强度及失谐量对布居转移率的影响不同;自发辐射诱导相干(SGC)对布居转移率的影响不大.但当它们选取适当参数的时候,基态的布居几乎可以全部被转移到目标态能级.     

两纠缠原子与相干态光场相互作用的动力学

采用时间演化算符和数值计算方法,研究了两全同二能级纠缠原子与相干态光场相互作用的动力学,结果表明:原子布居和偶极压缩特性与两原子体系纠缠度和相干态光场强度相关联.     

反Tavis-Cummings模型中纠缠原子布居的时间演化

利用反Tavis-Cummings模型研究了初始处于纠缠态的两个全同二能级原子与单模二项式光场的相互作用.在强经典驱动和大失谐的情况下,原子与光场的相互作用可以转化为有效的Tavis-Cummings模型和反Tavis-Cummings模型.主要是研究了反Tavis-Cummings模型下纠缠原子布居的时间演化.结果表明,纠缠原子布居的时间演化和光场的强度以及光场的初始状态有关.     

被克尔介质包围的∧型三能级原子的粒子布居几率

本文研究了被克尔（Ｋｅｒｒ）介质包围的∧型三能级原子的粒子布居几率随时间的演化，分析了光场频率与原子本征频率间的单光子失谐量和克尔介质对粒子布居几率的影响。     

利用腔内四能级原子相干效应实现全光学信号存储

在光学腔与四能级原子组成的非线性光学双稳系统中,利用调谐于不同能级附近的控制信号光脉冲可以使光学腔模产生“正”或“负”的非线性相移,从而实现了光学双稳迟滞曲线的受控移动及双稳“高态”与“低态”之间的可控跃变.基于上述效应,完成了光学信号的全光存储与腔输出状态的低功率控制开关.这一结果为全光及量子信息处理提供了新的可供利用的物理机制.     

超越平均原子模型模拟高温高密等离子体离子布居

从实际应用的角度出发，常采用平均原子(AA)模型进行简化处理.为了能更精确计算高温高密等离子体的离子布居，提出了一套超越AA模型的方法.该方法能够较好地处理局域热动平衡(LTE)等离子体离子布居，也可有效地处理非局域热动平衡(n-LTE)等离子体离子布居. 关键词： 平均原子(AA)模型 离子布居 非局域热动平衡(n-LTE)     

被克尔介质包围的A型三能级原子的粒子布居几率

本文研究了被克尔(Kerr)介质包围的\型三能级原子的粒子布居几率随时间的演化,分析了光场频率与原子本征频率间的单光子失谐量和克尔介质对粒子布居几率的影响.     

双模SU(1,1)猫态与级联三能级原子的粒子布居相干俘获

研究了双模相干光场与级联三能级原子的相互作用,结果表明,在简并双光子过程中,使原子发生布居相干俘获的俘获光场为双模SU(1,1)薛定谔猫态,并分析了俘获光场的非经典特性 关键词：