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《交叉项的量子相干特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、摘要本文工作在以往的多场和多能级系统相关的实验和理论研究的基础上，分析并讨论了外加作用场与原子能级体系的相互作用，建立了A-型三能级系统模型。在光与物质相互作用的半经典理论体系中，通过推导哈密顿量和系统密度矩阵运动方程，采用Floquent方法求解系统密度矩阵运动方程的稳态解，对系统的探测吸收谱线随外加耦合场的强度、失谐量频率变化的规律进行对比和分析。在经典的A-型三能级系统模型中，由于两个低能级
2、1〉，
3、2〉是基态能级精细结构，高能级
4、3〉是激发态能级，一个外加电磁场不仅仅会作用在能级
5、2>-
6、3>之间还会交叉作用在能级
7、1>-
8、3>之间，外加电磁场会对
9、两个跃迁过程都产影响，这种一个场交叉作用在两个跃迁过程的情况称之为交叉项。因此，木文重点分析了外加耦合驱动场交叉项对系统探测吸收谱线的影响。在A-型三能级系统模型中，研宄了Rabi频率为Q,的外加耦合场交叉作用在两个基态精细结构与激发态之间的能级跃迁，通过求解方程和对谱线的分析。结果表明，在弱耦合场共振作用于跃迁能级的情况下，吸收峰产生微小分裂形成一个EFT,随着耦合场交叉项的增大，峰的分裂程度变大，变为两个关于中心位置对称的吸收峰，且两峰的位于和两峰间距为当耦合场存在失谐量时，探测吸收谱的峰值发生偏移，其偏移量与A,有关，随着△，的增大，左侧吸收峰逐渐接
10、近中心位罝，右侧吸收峰偏离程度越来越大；当耦合场失谐量不变时，随着耦合场交叉项的增大两峰的间距增大，但两峰的中心位置不不变，iL等于A,/2。第1章引言儿千年来人类追求真理的脚步从没终断过，从远古的人类发明钻木取火，到三百年前的第一次工业革命，再到20世纪人类登上月球，科学进步的速度呈幂指数增长。而二十世纪最值得称赞的就是量子力学理论的开创，将人类带入了一个崭新的科技时代。量子论的奠基者德国物理学家马克斯•普朗克创立了量子理论，由此在1918年诺W尔物理学奖的获得者。开创了一个微观物理科学高速发展的新时代。由于光场与原子的发生共振效应，迫使原子的内部的能级
11、结构改变，从而引起介质的光学特性的变化，介质的光学特性的变化对外加光场的光学性质也会产生影响，这种特性被称为量子相干。最近几十年许多量子相干的特性被人们发现、探索和研究，例如相干布居数捕获(Coherentpopulationtrapping,CPT)U"5无粒子数反转激光(Lasingwithoutinversion,LWI)16.13】，电磁诱导透明(ElectromagneticallyInducedTransparency,EIT)[14U71，克尔非线性光群速减慢[22_261，电磁诱导光栅(ElectromagneticallyInduced
12、Grating,EIG)1271等。这些典型的光与物质相互作用现象将伴随人类整个21世纪，在未来百年时间内光与物质相互作用必将会是科学研究的界的绝对热点。1.1几种常见的量子相互作用在近期研究屮，科学研宂的一个热点就是原子相干效应的研宂，它的本质为光与物质相互作用。原子相干的实质为原子能级的相互关联的特性，在密度矩阵方程中的体现就是产生了非零的对角线元。该相互关联特性影响光与物质相互作用的量子过程，产生不同跃迁通道的干涉，从而出现了一些新奇的物理现象，如相干粒子数捕获(CPT),无粒子数反转激光(LWI),实现了在粒子数无反转的情况下产生的放大现象，电磁诱
13、导透明(Err)是近来研宂最火的方向，克尔非线性，光速减慢对光储存有非常重要的意义，电磁诱导光栅对研发连续可调谐的光栅冇重要意义。下面我们简单介绍几个典型的量子相互作用的例子。1.1.1相干布居数捕获相干布居数捕获(CPT)是由强光场为诱导原的量子相干效应它的发现为以后的原子相干效应奠定了基础，在研宂意义和学术应用具有很高的价值。意大利GAlzeta等人发现两束强激光共同作用在高温Na原子蒸汽上，艽荧光强度极具减小，原来的荧光谱线中有一个条状的黑色区域[1’2],被称为暗态或黑态，该理论在1976年发表。随后,Gray小组用理论解释了这一现象W，由于出现了
14、干涉现象，Na原子被束缚在裸态原子相干叠加态上，并定义这一现象为相干粒子捕获。下面我们以A型三能级为例简单介绍这种现象。原子系统波函数表示为：▼(，)〉=c,0>
15、1>+c2(，>_/~
16、2〉+(/>13>(1.1)其中，为原子在各能级的儿率振幅；为能级i的波函数。根据薛定谔方程，几率振幅的运动方程为：c,(z)=/Qf(6^2)/
17、2〉+13〉d2(Z)=~“
18、l〉(12)d3⑺=和2-%)卞〉上式中q=/19、了计算简便引入常量叫并定义两个新的基态叠加态:(1.3)r(t)=
