相进一步我与基态原子相互作用的统计性质

从Ｊ－Ｃ模型的完备性出发，导出了表征该模型的原子反转、光子统计分布与光场涨落的一般表达式，并具体应用于单模相干态光场与基态二能级原子相互作用的情形。结果表明，原子的反转概率呈现出塌缩与复原；光场存在着亚泊松光子统计，并存在着压缩效应。     

相干光与基态原子相互作用的统计性质

从Ｊ－Ｃ模型的完备性出发，导出了表征该模型的原子反转、光子统计分布与光场涨落的一般表达式，并具体应用于单模相干态光场与基态二能级原子相互作用的情形。结果表明，原子的反转概率呈现出塌缩与复原；光场存在着亚泊松光子统计，并存在着压缩效应。     

一种相干叠加态与二能级原子相互作用系统中场熵及反转粒子数的演化特性

研究了压缩相干态和真空态构成的相干叠加态光场与二能级原子相互作用系统中场熵的演化特性及粒子数反转效应,并与相干态和真空态构成的相干叠加态光场的场熵特性及粒子数反转效应进行了比较.研究结果表明,两种叠加态光场的场熵都随时间呈准周期变化,反转粒子数随着时间呈周期性的崩塌-复原变化.与相干态和真空态构成的相干叠加态相比,压缩相干态和真空态构成的相干叠加态与二能级原子的纠缠更强,反转粒子数随着时间变化所呈现崩塌-复原效应的周期变得更短.     

单模相干态和压缩态光场的量子统计特性

该文总结了单模相干态和压缩态光场的量子统计特性,并通过Fano因子及二阶相干度g~(2)(0)的具体表达式,讨论了单模压缩态光场的反聚束效应(ABE)和光子数亚泊松分布(subP)。     

非线性Jaynes-Cummings模型相干场光子统计特性

研究了相干态光场和原子的相互作用，在这一过程中光场展现出反聚束和光子亚泊松分布现象。着重分析了相干态光场在此作用过程中所展现出的光子统计特性。可以看出相干态光场的平均光子数和多光子跃迁对光场非经典性质有强烈地影响。     

二能级原子与增光子相干态光场相互作用的非经典特性

通过建立二能级原子与增光子相干态光场相互作用的多光子Janes-Cumming模型,用数值模拟方法研究原子布居概率随增光子数m的变化特性,并讨论了原子偶极矩正交分量的压缩效应.计算结果表明,在增光子数m增大时(m≤2),原子布居概率随时间变化呈现周期性的塌缩与恢复,而原子偶极矩分量在增光子数m=1,2时产生压缩.     

非线性Jaynes-Cummings模型相干场光子统计特性

研究了相干态光场和原子的相互作用,在这一过程中光场展现出反聚束和光子亚泊松分布现象.着重分析了相干态光场在此作用过程中所展现出的光子统计特性.可以看出相干态光场的平均光子数和多光子跃迁对光场非经典性质有强烈地影响.     

增加光子奇(偶)对相干态的非经典特性

构造了增加光子奇(偶)对相干态并用数值模拟方法研究了它们的非经典性质.结果表明,增加光子奇(偶)对相干态都具有光子统计的亚泊松分布以及反聚束效应等非经典性质,是新型量子光场.在奇(偶)对相干态的两个场模上增加光子,都可以增强光场光子统计的亚泊松分布特性.     

相位退相干对原子和光场非经典特性的影响

研究了存在相位退相干的两能级原子与相干态光场相互作用系统，通过求解主方程得到了原子反转算符期待值和光子数分布随时间演化的表达式，讨论了相位退相干系数对原子和光场非经典特性的影响,研究表明：相位退相干系数对原子反转算符时间演化的崩塌和回复效应、光场光子数分布振荡和反聚束效应有十分显著的影响．     

激发正交相干态的构建及其量子特性

利用产生算符作用在正交相干态上构造新的量子态的方法,构造了激发正交相干态。采用数值计算方法,通过对光场的两个正交分量涨落、二阶关联函数、Mandel Q参量的计算,讨论了该量子态的统计性质,并研究了产生算符作用次数和相干态平均光子数对其量子特性的影响。结果表明:激发正交相干态不呈现压缩效应,但呈现出反聚束效应和亚泊松分布性质,并且随平均光子数增大它的反聚束效应、亚泊松分布性质均减弱。另外,算符作用次数对其量子特性有重大影响,选择二次作用对增强态的反聚束效应和亚泊松分布性质有利。     

Photon blockade in an optical cavity with one trapped atom

At low temperatures, sufficiently small metallic and semiconductor devices exhibit the 'Coulomb blockade' effect, in which charge transport through the device occurs on an electron-by-electron basis. For example, a single electron on a metallic island can block the flow of another electron if the charging energy of the island greatly exceeds the thermal energy. The analogous effect of 'photon blockade' has been proposed for the transport of light through an optical system; this involves photon-photon interactions in a nonlinear optical cavity. Here we report observations of photon blockade for the light transmitted by an optical cavity containing one trapped atom, in the regime of strong atom-cavity coupling. Excitation of the atom-cavity system by a first photon blocks the transmission of a second photon, thereby converting an incident poissonian stream of photons into a sub-poissonian, anti-bunched stream. This is confirmed by measurements of the photon statistics of the transmitted field. Our observations of photon blockade represent an advance over traditional nonlinear optics and laser physics, into a regime with dynamical processes involving atoms and photons taken one-by-one.     

光腔中光子数态的形成

以单光子跃迁Ｊ－Ｃ模型为基础研究了大量激发态原子逐个穿越光腔后，腔内光场统计分布的变化特性，给出了纯光子数态的形成条件及光场的挤压效应的一般规律。腔场稳定时，出射原子保持其入射时的激发状态     

在经典光学统计下频率上转换过程中相对平均光子数的演变

讨论了在用相干光和非相干光入射情况下，频率上转换过程中相对平均光子数随时间或空间的变化以及它们之间的差别。     

多光子近场共焦光学扫描显微镜表面非传播光场的特性研究

对多光子近场共焦光学扫描显微镜非传播光场的特性进行了系统的理论分析。导出了多光子近场共焦光学扫描显微镜表面非传播光场的频率宽与相差的测不准关系表达式及二维的点扩散函数光学传递函数和能量分布表达式。研究结果表明：多光子近场共焦光学扫描显微镜比单光子共焦显微镜具有更高的横向分辨率和纵向分辨率。而多光子近场共焦光学扫描显微镜比双光子共焦显微镜具有更高的空间分辨率。样品置于其表面的非传播光场内,能得最佳的超分辨效果。     

光子的质量与静电场中的慢光子

先前的研究已经说明,根据至今在高频率范围内对光速的测量结果,既不能证明真空中光速没有色散,也不能够对光子有质量与否做出判断,因为光子质量引起光速的色散只会集中地发生在频率逼近于零的长波光子辐射的小频率范围之内.所以,为寻找光子质量引起的光速色散,本文关注于静电场的研究.按照波粒二象性,必须放弃"静电场的频率等于零"的观念;静电场应被视为长波光子的辐射场.由光子质量引起的光速色散就发生在静电场的小频率范围内,静电场的传播速度就是频率最低端的光速.计算表明,若光子有质量,则静电场中存在着可观数量的慢光子,它们的速度与极限速度c相比大约低3%到10%.为证明光子质量引起光速的色散,应该测量并分解静电场的传播速度.     

Kerr介质中双模相干场与原子多光子相互作用系统的光子统计

利用全量子理论并结合数值计算的方法，研究一个二能级原子与双模相干态光场相互作用系统的光子统计性质．讨论了初始平均光子数、克尔介质的作用强度、跃迁光子数对光子统计特性的影响．     

光的强度与光子数关系的一个直接证明

尽管不能给自由空间中Ｍａｘｗｅｌｌ方程组的平面波解以几率幅的解释,但证明了光场中的光子数正比于该平面波振幅的平方,或正比于光场中光强的观点是正确的。     

光子的质量与真空中光速的色散

若光子是有质量的重光子，它的频率有一确定的最小值，光速则有一个确定的下限，仅低于极限速度 约10 % .与介质中光速的色散不同，由光子质量引起的色散几乎全部集中发生在最小频率附近狭窄的频率范围内，高于长波无线电频率的电磁波的速度都是饱和的，即等于极限速度 .因此，光速等于常数 的测量结果以及康普顿散射实验，都不表明光子的质量必然为零.静电场的传播速度应该等于光速的下限，后者则是光速色散的标志，所以，测量静电场的传播速度等同于观察光速的色散，从而有助于判断光子是否有质量     

热光场与运动二能级原子相互作用系统的保真度

借助于数值计算方法,研究了热光场与运动二能级原子相互作用系统的保真度,讨论了原子的初始状态、运动速度及光场的初始平均光子数对系统保真度的影响.结果表明原子初始状态、运动速度及光场的初始平均光子数都对保真度有不同程度的影响.