一种推导二能级原子自发辐射方法

考虑真空涨落能量为负的特点,提出一个能够简洁描述原子与真空涨落相互作用的方程,得到原子处于激发态的概率随时间变化的关系,讨论了原子自发辐射的速率与真空涨落的强度的关系.     

量子微腔中腔场衰变对运动原子自发辐射的影响

通过分析环形微腔中单模量子电磁场与低速运动二能级原子相互作用过程中光子与原子质心的动量交换效应，本文详细研究了原子质心的运动多谱勒效应及光子反冲对原子能级自发辐射寿命的影响，本文理论证明了这效应起因子腔壁引起腔模的衰变，在一定条件下，原子质心运动将增强或低原子的自发辐射。     

光子晶体中二能级原子的自发辐射

研究光子晶体中二能级原子的自发辐射。由于光的局域化以及缀饰态之间的量子相互作用 ,由局域场、传输场、弥散场组成的原子的辐射场发生变化 :随着激发态能级由禁带移往通带 ,发现局域场中的能量通过弥散场向传输场转移。当局域场和传输场共存时 ,激发态能级上的原子布居数的演化具有准振荡行为 ;当局域场和传输场不共存时 ,原子布居数的演化不具有准振荡行为。另外 ,激发态能级上的稳态原子布居数也发生改变。这些性质不仅依赖于原子的激发态能级ω1与光子频率能带边缘ωc 的相对位置δ,同时也依赖于光子晶体中带边缘的光子态密度 ρ(ωk) (或带边光滑参数ε)。     

双模腔场中两原子自发辐射线型的一般理论

本文研究了两个双能级原子与双模真空腔场具有不同耦合常数(g₁≠g₂)时的自发辐射线型.一般情况下,两原子系统的"双模真空场拉比劈裂"存在对称十峰结构;在R=g₂/g₁从0.25增加到0.75的过程中,自发辐射线型交替出现对称八峰和十峰结构;双模真空场中单原子的对称双峰结构以及两等同原子的对称六峰结构可作为特例得出.另一方面,本文给出了上述谱特性的物理解释.     

损耗腔中二能级原子的自发辐射谱

研究了耗散真空腔场中二能级单原子的辐射谱。推导出了原子辐射谱的一般表达式。讨论了腔的耗散系数以及在考虑腔耗散之后测量时间对辐射谱的影响。结果表明:当腔耗散系数增大时,峰的相对高度迅速减小,且数目减少;当腔耗散一定时,只有选择适当的测量时间,辐射谱才显现出比较明显的量子特性。     

二能级系统自发辐射的动力学抑制

研究了在二能级原子系统中有环境诱导的退相干的控制问题.通过对量子位系统施加适当的扰动可以减少由自发辐射引起的退相干.本文提出了一种新的基于频率位移技术和宇称反演技术的机制.这种机制可由两束均匀经典大失谐光场作用于原子来实现.通过应用这种机制,在存在自发辐射的情况下,可以有效地抑制退相干.     

动态各向同性光子晶体中二能级原子的自发辐射

研究了动态各向同性光子晶体中二能级原子自发辐射的性质,主要讨论了光子晶体能带带边频率随时间作阶跃调制和三角函数周期调制两种情况下,原子上能级占据数随时间的演化特性.当光子晶体能带带边频率随时间作阶跃调制时,原子上能级占据数随时间的演化不仅和上能级与能带带边的相对位置δ有关,更依赖于阶跃调制发生的时刻.调制发生时刻不同,调制后原子上能级占据数随时间的演化也不同.当光子晶体能带带边频率随时间作三角函数周期调制时,二能级原子上能级占据数随时间作总体衰减的准周期振荡.通过选择调制频率和调制初相位可调控准周期振荡的频率、峰值与谷值的大小以及占据数的总体衰减速度等.     

双能带三维光子晶体中二能级原子的自发辐射

研究了双能带三维光子晶体中二能级原子自发辐射的性质.由于双能带各向异性色散关系的影响，辐射场中的局域场和传输场不能共存，导致原子上能级占据数不再具有准周期性振荡的性质，而是随时间趋于常数，或者随时间按幂函数形式衰减，或者随时间按指数形式衰减.这些性质不仅与原子上能级和能带带边的相对位置有关，而且与光子晶体上、下能带之间的能隙宽度有关.这些性质也有别于单能带各向同性光子晶体中二能级原子自发辐射的性质. 关键词： 光子晶体 二能级原子 自发辐射     

二能级原子自发辐射过程中的Wigner-Yanse偏振信息

研究了单个二能级原子自发辐射过程中原子和光场的Wigner-Yanse信息的变化情况. 分别计算了原子和辐射场的Wigner-Yanse信息. 结果表明：原子和光场的Wigner-Yanse信息都依赖于的平均值 , 并且当原子处于基态时, 光场的Wigner-Yanse信息达到最大值. 此外, 还发现原子与光场并不是同步地达到最大混合态.     

二能级原子自发辐射过程中的Wigner-Yanse偏振信息

研究了单个二能级原子自发辐射过程中原子和光场的Wigner-Yanse信息的变化情况. 分别计算了原子和辐射场的Wigner-Yanse信息. 结果表明：原子和光场的Wigner-Yanse信息都依赖于的平均值 , 并且当原子处于基态时, 光场的Wigner-Yanse信息达到最大值. 此外, 还发现原子与光场并不是同步地达到最大混合态.     

Modification of spontaneous emission from a five-level M-type atom in coupled cavity waveguide

We study the spontaneous emission spectrum of a five-level M-type atom driven by a microwave field, in which two upper levels are coupled by the same-coupled cavity waveguide reservoir to a lower level. The spectrum behavior presents a strong non-Lorentzian shape that originates from effective quantum interference in Markovian reservoir, in which the spectral line can be significantly enhanced and eliminated by adjusting the proper parameters of the system. However, for non-Markovian reservoir, it seems that the shape of emission spectrum is quite dependent on the geometry behavior of a coupled cavity waveguide.     

原子在双腔场间的光子辐射

考虑单个二能级原子穿过两个空间分离的单模腔场,研究原子质心运动的动能、腔长和腔间距对原子的光子辐射率的影响.结果表明,在原子的动能较小时,光子辐射率在双腔系统中出现多共振峰结构并且这种共振峰的数目随腔间距的增大而增加,此时原子在第一个腔中的光子辐射率普遍大于在第二个腔中的;在原子的动能较大时,原子在第一个腔中的光子辐射率与第二个腔中的光子辐射率呈交替变化.该结果说明,可以通过控制原子的速度而对原子的光子辐射率进行调控. 关键词： 光子辐射率 单模腔场 二能级原子     

Three-dimensional atom localization via spontaneous emission in a four-level atom

We investigate high-precision three-dimensional (3D) atom localization in a coherently-driven, fourlevel atomic system via spontaneous emission. Space-dependent atom-field interactions allow atomic position information to be obtained by measuring spontaneous emission. By properly varying system parameters, atoms within a certain range can be localized with nearly a probability of 100% and a maximal resolution of ~0.04λ. This scheme may be useful for the high-precision measurement of the center-of-mass wave functions of moving atoms and in atom nanolithography.     

Decay properties of a two-level atom in a non-resonant damped cavity

The upper state population evolution and the spontaneous emission spectrum of a two-level atom in a non-resonant damped cavity are investigated by using the resolvent operator. The analytic expressions of the spectrum and the upper state population with strong and intermediate coupling are obtained. The influence of coupling intensity and detuning on atomic spectrum is discussed. We find that the detuning affects strongly the shape of spectra.     

Three-body entanglement induced by spontaneous emission in a three two-level atoms system

We study three-body entanglement induced by spontaneous emission in a three two-level atoms system by using the entanglement tensor approach. The results show that the amount of entanglement is strongly dependent on the initial state of the system and the species of atoms. The three-body entanglement is the result of the coherent superposition of the two-body entanglements. The larger the two-body entanglement is, the stronger the three-body entanglement is. On the other hand, if there exists a great difference in three two-body entanglement measures, the three-body entanglement is very weak. We also find that the maximum of the two-body entanglement obtained with nonidentical atoms is greater than that obtained with identical atoms via adjusting the difference in atomic frequency.     

具有态守恒赝隙的光子晶体中两能级原子自发辐射的增强与抑制

论证了在赝带隙光子晶体中存在一个全频率域态总数守恒规则，在完全带隙光子晶体中还存在一个局域态总数守恒规则.态总数守恒规则指出，如果一个光子晶体的态密度在某些频率范围存在相对于等效介质态密度的谷，则一定由其他频率范围内相对于等效介质态密度的峰来补偿.使用符合态总数守恒规则的态密度模型，解释了态密度调制导致的自发辐射谱增强、抑制、变窄、红移、蓝移以及谱分裂等光子晶体中的量子光学现象.该理论比较适合研究在具有赝带隙的光子晶体中大量随机分布的发光原子或分子的自发辐射行为. 关键词： 光子晶体 自发辐射 态密度 光子赝带隙     

Spontaneous emission of two quantum dots in a single-mode cavity

The spontaneous emission spectrum from two quantum dots （QDs） that are strongly coupled with a single-mode nanocavity is investigated using rigorous numerical calculations and simple analytical solutions of quantum dynamics. The emission spectra both from the side and along the axis of the cavity are considered. Modification of two parameters, the coupling strength and the detuning between the transition frequencies of the two quantum dots, allows us to efficiently control the shape of the spontaneous emission spectrum. Different profiles and their physical origins can be well understood in the dressed-state picture for the light-QD interaction in the on-resonance and off-resonance situations. In the on-resonance situation, the emission spectra exhibit symmetric features, and they are not altered by the asymmetry in the coupling pa- rameters. The axis spectra show two emission peaks while the side spectra have three emission peaks. In the off-resonance situation, the emission spectra always show an asymmetrical three-peak feature. When the two QDs have different decay parameters, singular features （a peak or a dip） can take place at the frequency of the cavity mode, and this is attributed to the unbalanced process of the emission and absorption of a single photon.