啁啾飞秒激光作用下铷原子的光学性质.pdf

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1、oPTICALPRoPERTIESoFRUBIDIUMAToMSINTHECHIRPEDFEMToSECoNDLASERADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceBy砌刀XiaoliSupervisor：Prof．PengYufengMay,2013摘要世界上发明了第一台红宝石激光器以后，气体、液体、半导体等各式各样的激光器又先后制

2、作出来。特别是近年来随着皮秒激光器和飞秒激光器的飞速发展，人类掌握激光器这种工具之后，激光与原子相互作用的课题也逐渐成为现代光学和原子与分子物理学研究的重要内容。人们对原子的研究不仅仅再局限在原子的自发辐射，还研究原子的受激辐射，而且频率具有选择性，这为物质微观结构的研究以及实验现象的解释提供了条件。85Rb和盯gb是天然铷原子的两种同位素，他们在铷元素中所占的含量分别是72．2％和27．8％，与此相应的核自旋角动量分别是5／2和3／2。本文研究了啁啾的780rim飞秒激光脉冲作用下85Rb原子的光学性质，重点讨论了工作在85Rb原子的5sI／2

3、_5pⅢ粒子数布局转移情况。本文对波长为780nm的线性啁啾飞秒激光脉冲作用下859b原子的光学性质进行了研究，。运用密度矩阵方程和麦克斯韦．布洛赫方程，结合布洛赫矢量表象进行了理论计算。我们考虑了原子偶极矩对原子极化的影响，由于原子运动而出现的多普勒频移，啁啾因子取200GHz／ns，从麦克斯韦．布洛赫方程的数值解出发，揭示了原子间粒子转移的物理本质。并讨论了激光场的振幅为单脉冲，连续脉冲和按正弦规律变化等其它形式变化时对粒子数布局的影响以及调制相位对系统粒子数转移的影响。我们也考虑了激发态粒子弛豫这种情况，数值计算的结果揭示了线性啁啾的飞秒激

4、光作用于铷原子系统时系统粒子布居出现了布局几率转移以及振荡的现象。通过对其数值解分析，给出了线性啁啾780纳米飞秒激光作用下铷原子的光学性质，其他参数不变，通过改变振幅可以看出飞秒激光场振幅的变化对铷原子系统粒子布局转移有很明显的影响：在其它参数不变的情况下，考虑原子的多普勒频移，随着激光场频率的逐渐增大，粒子布局转移所需要的时间越来越长，以及这种变化的物理机制：通过比较铷原子Dl线和D2线对激光的响应时间，得到激光对铷原子Dl线响应时间更短，这些为我们从实验上研究铷原子跃迁过程中出现的量子现象提供了理论基础。关键词：啁啾飞秒激光，麦克斯韦．布洛

5、赫方程，布洛赫矢量模型，调制相位，调制频ABSTRACTSincetheword’Sfirstrubylaserwasinvented,gas，liquidandsemiconductorlasershavebeenmadeintheseyears．Especiallywiththerapiddevelopmentofthepicosecondlaserandfemtosecondlaserinrecentyears，whenthelaserisusedasatoolforhuman,theinteractionofatomswithlaserh

6、asbecomeanimportantissueinmodernopticalandatomicandmolecularphysicsresearch．Sincethen,thestudyofatomsisnotonlytheatomicspontaneousemission,butalsostimulatedemissionofatomsandfrequencyselective，theseareprovidedconditionsforhumanbeingstoexplorethemicrostructureofmaterialsandmor

7、eintuitivelyexplaintheexperimentalphenomena．Naturalrubidiumismixedbytwoisotopes，72．2％弱Rband27．8％of87Rb，whosenuclearspinangularmomentumquantumnumbersare5／2and3／2，respectivelyInthispaper,theimeractionoffrequency-chirped。femtosecondlaserpulseswith85Rbatomsat780ntoisanalyzed,focu

8、sedonthepopulationtransferin粘Rbatoms，wheretheworkinglevelsystemischo