闭合轨道理论在二层介质中原子自发辐射问题上的应用

利用量子电动力学计算了二层介质中电磁场零点涨落,并用原子物理中发展成熟的闭合轨道理论探讨了原子自发辐射速率随发光原子离开界面的距离的增加而变化的特性.研究结果表明:当发光原子远离界面时,原子自发辐射速率呈现衰减的周期振荡现象.通过傅立叶变换,得到了原子自发辐射速率随发光原子离开界面的距离的增加而振荡的频率,为了解释这些现象,我们首次将闭合轨道理论应用于研究两层介质中原子的自发辐射,给出了一种对原子自发辐射现象新的理解方式.     

半无限大介质板夹层对空腔中原子自发辐射率的影响

研究了半无限大介质板夹层对空腔中激发态原子的自发辐射率的影响.引人标度变量,采用腔量子电动力学方法计算了原子的自发辐射率,并用闭合轨道理论对结果进行分析:由于介质界面的影响,光子经界面反射后返回到辐射原子上,并与出射的光子相干,辐射率呈现出拟周期的阻尼振荡;通过Fourier变换抽取振荡频率,每一频率对应一条光子经典轨迹的作用量,从而给出了夹层空腔对激发态原子自发辐射率的影响的新解释.     

双模压缩真空场中原子间相对位置的量子退相干

利用全量子理论,研究了双模压缩真空态光场中,两原子质心运动的量子动力学演化特性.通过计算,得到了两原子之间相对位置的密度约化矩阵和退相干因子的表达式,发现:1)在双模压缩态光场中,这对原子的自发辐射能够诱导质心运动的退相干;2)随着压缩因子γ的增大,量子退相干现象越来越明显.     

掺Yb~(+3)光纤的光学双稳与多稳的相干控制研究

Yb+3具有简单的二能级结构,利用双光子驱动建立起原子的相干,由于Yb+3的能级具有上下多重态的结构特点,使原子跃迁在多个Stark子能级间发生.这些跃迁的相干叠加决定着介质的非线性吸收和色散,而相干叠加的结果取决于驱动场的拉比频率.结果表明通过改变驱动场的拉比频率,可有效控制系统的双稳与多稳的存在与否和阈值强度的高低.     

三能级原子与光场的动力学演化特性

运用全量子理论的方法分析了三能级原子与光场相互作用系统，并基于波函数研究了同一耦合强度下不同量子态的动力学演化特性，进一步探讨了同一量子态不同耦合强度对系统动力学演化特性的影响.在同一耦合强度下，原子在|b₁>态的布居值随着时间的增加呈现出先减小后增大的趋势，原子处于|b₂>态与|b₃>态的布居值随着时间的延长呈现出先增大后减小的趋势；|b₂>态所对应的布居值在同一个周期内产生3个峰，|b₃>态所对应的布居值在同一个周期内产生2个峰，且在第1个峰值之后还产生了1个低谷；不同量子态的布居值均随着时间的推移呈现出周期性振荡规律.在同一量子态下，随着耦合系数的增大，光场与原子间量子态的动力学演化振荡特性逐渐增强，系统动力学演化图形始终随着时间的增加而保持周期变化.     

Kerr介质中双模纠缠相干光场与Bell态原子相互作用系统的原子布居数演化

运用全量子理论和数值计算方法, 研究Kerr介质腔中处于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、 初始光场的平均光子数、 双模纠缠相干光场的纠缠程度及Kerr介质与双模光场的耦合强度对原子布居时间演化特性的影响. 结果表明, 当双原子体系的初态为|β₁₁〉时, 原子布居均不随时间变化; 当双原子体系的初态为|β₀₀〉,|β₀₁〉或|β₁₀〉且初始平均光子数达到一定值时, 演化特性呈现周期性的崩塌-回复效应, 并随初始光子数的增加, 其演化曲线的振荡频率增大, 振幅减小; 双模纠缠相干光场的纠缠程度不影响Rabi振荡频率, 但对振幅影响显著; Kerr介质与光场耦合系数达到一定值时, 对Rabi振荡频率和幅度及原子布居的崩塌-回复周期产生强烈影响.      

Kerr介质中级联型三能级原子与压缩相干光场相互作用系统的粒子布居几率

利用相互作用绘景，采用完全量子化理论，研究了充满Kerr介质的高Q腔中级联型三能级原子与压缩相干态光场相互作用系统粒子布居几率的时间演化规律；讨论了Kerr介质强度系数、光场压缩因子和光场相干振幅分量模平方对粒子布居几率的影响，结果发现：Kerr介质强度系、光场压缩因子和光扬相干振幅分量模平方都直接影响了粒子布局几率演化曲线的量子崩塌－复苏的周期性和Rabi振荡频率，而非线性的Kerr介质的存在会削弱光场与原子的相互作用；当场与原子的初始相互作用和Kerr效应增加到一定程度时，都会导致光场与原子的关联程度逐渐减弱直到至退耦。     

2个二能级原子与薛定谔猫态光场相互作用系统的量子特性

利用全量子理论,研究了薛定谔猫态光场与2个二能级原子之间的相互作用系统的粒子布局数反转、第1个原子的信息熵和线性熵随时间的演化.分别讨论了初始光强度、原子的初态以及光场的不同相干态等物理量对系统的粒子数反转、第1个原子的信息熵和线性熵的影响.结果表明:原子处于同一种初始态时,初始光强度越强崩塌-复原现象越明显,然后振荡逐渐减少直至消失,奇相干态和偶相干态的粒子布局数反转随时间演化相同;原子处于基态和激发态,初始光强度一定时,粒子数反转崩塌-复原现象的振幅比其他初态大;随着初始光强度的增加,第1个原子的线性熵随时间推移振荡的幅度和周期都逐渐变大.     

多光子T-C模型中原子布居数的演化

利用Tavis-Cummings模型研究了耦合二能级原子通过多光子跃迁与相干态光场相互作用系统中原子布居数的演化,讨论了原子间耦合强度、纠缠度和光场初始平均光子数的变化对原子布居数的演化的影响。数值计算结果表明:原子布居差随时间演化曲线的行为主要由光场初始平均光子数的大小决定;原子间耦合强度的变化对其演化的影响可忽略;原子间纠缠程度的增大会减弱原子的反转。     

利用绝热过程实现纠缠纯化

用囚禁于双模腔中的原子,经绝热演化并借助于腔泄漏这种消相干效应实现纠缠纯化方案.该方案对某些实际噪声如原子的自发辐射、探测器的低效等具有很强的抗干扰能力.     

kerr介质中级联三能级原子与光场非共振相互作用过程中原子的动力学特性

本文导出了充满ｋｅｒ介质的高Ｑ腔中级联型三能级原子与双模ＳＵ（１，１）相干态场非共振相互作用系统的态矢量，并以此计算三能级原子布居概率随时间的演化，数值计算显示，ｋｅｒ效应产生与两能级原子不同的Ｒａｂｉ振荡特征，而ｋｅｒ效应与失谐的共同作用导致出现电子绝热跃迁转移现象。     

木堆积结构光子晶体中辐射子簇的非指数衰减动力学研究

在低折射率对比的木堆积光子晶体结构中,讨论了光子晶体元胞内辐射子簇自发辐射速率分布和非单指数衰减动力学问题.结果表明,自发辐射速率分布和辐射子簇的衰减快慢很大程度上依赖于辐射子的跃迁频率. 辐射子跃迁频率位于光子带隙上带边的自发辐射速率慢于位于赝带隙中心的速率,这与传统理论不符.本文定义了衰减函数,计算的平均衰减寿命和实验结果吻合.这些结果为实验探测时间分辨衰减动力学以及局域态密度提供了理论依据.     

原子在界面附近自发辐射率的闭合轨道理论计算

利用闭合轨道理论,对原子在界面附近的自发辐射率的计算公式进行了推导,并对界面附近原子自发辐射率的多周期振荡现象进行了系统的研究.首先,根据光子的闭合轨道理论,把原子的自发辐射用经典的偶极天线辐射来模拟,推导出原子在一个金属界面旁的自发辐射率的计算公式,然后再推广到两个金属界面旁的原子自发辐射情况,并对原子自发辐射率的多周期振荡进行了分析.     

基于铷饱和吸收光谱分析谱线频移的频率标尺

针对示波器接受光电信号时,横坐标显示的是扫描时间,不能直接分析信号频移量的问题,设计了铷原子的饱和吸收光谱实验,并在示波器上同步接收法布里-珀罗腔的干涉条纹和铷原子D2线的饱和吸收谱线信号.利用实验上观测到的87 Rb D2线F=2的6个饱和吸收峰和已知的铷原子超精细能级结构确定频率标尺,计算了85 Rb D2线吸收峰之间的频率差及法布里-珀罗干涉条纹的自由光谱范围.结果表明,实验上确定的频率标尺与理论相符,饱和吸收光谱可用于标定基态到激发态跃迁谱线的频移量,而通过饱和吸收光谱计算得到的自由光谱范围则可作为激发态能级跃迁的频率标尺,分析激发态能级跃迁的频移.     

运动原子的算符压缩效应及腔场统计特性

利用推广的Ｊ－Ｃ模型，研究了理想环形腔中原子的质心运动对原子算符压缩效应及腔场统计特性的影响，当腔场初始处于相干态时，研究结果表明：原子的质心运动将影响光场的光子数分布和光场处于相干态的时间及光场的场熵演化，质心动量的波包越宽，影响越明显；反过来，腔场将影响原子质心的动量分布和原子算符的压缩效应，原子质心运动的波包越宽，对压缩效应的影响越明显。     

多光子跃迁下Glauber-Lanchs态与运动二能级原子相互作用系统的粒子布局数反转

利用全量子理论,研究了多光子跃迁下Glauber-Lanchs态光场与运动二能级原子相互作用系统的粒子布局数反转.讨论了原子的初始状态、热平均光子数、场模结构参数、相干平均光子数、跃迁光子数对系统粒子布局数反转的影响.结果表明:场模结构参数影响系统粒子布局数反转的振荡周期及振幅大小;原子初始状态、热平均光子数影响粒子布局数反转的振荡幅度;相干平均光子数及跃迁光子数选取不同,系统量子态的原子布局数反转表现出不同的规律.     

耗散腔场中双光子Tavies-Cummings模型量子纠缠分析

用共生纠缠度度量的方法来研究两原子在耗散和非耗散腔场中的量子纠缠.研究结果表明：通过控制相互作用时间能够制备出最大纠缠态;且由于原子的双光子跃迁,导致双光子Tavies-Cummings模型是单光子Tavies-Cummings模型在制备最大纠缠态上所需要的时间的.且原子的自发辐射和腔场的损耗使得两原子的最大相干随时间呈周期性减小.     

薛定谔猫态光场与多光子跃迁运动二能级原子相互作用系统的保真度

利用全量子理论,研究了薛定谔猫态光场与多光子跃迁运动二能级原子相互作用系统的保真度.分别讨论了初始光强、原子运动速度、跃迁光子数以及薛定谔猫态中两宏观相干态的相位角等物理参量对系统保真度的影响.结果表明:随着初始光强的增大,量子态保真效果越来越差;当初始光强增大到一定程度时,偶相干态和奇相干态的保真度与时间演化特性相同;当跃迁光子数为奇数时,原子运动速度的增大使量子态保真效果更好.     

Rabi和Ramsey原子光谱最优测量点的选取

利用量子Fisher信息，对二能级原子的Rabi光谱和Ramsey光谱，在量子投影测量下的最优测量条件进行了研究。结果表明，Rabi光谱的量子Fisher信息与Rabi频率2b密切相关，当光和原子作用时间越接近π/（2b），量子Fisher信息值越大，并且可依据量子Fisher信息值确定实验中所需的最佳测量位置。在相同Rabi频率的条件下，Ramsey光谱的量子Fisher信息大于Rabi光谱；且间歇时间越长，Ramsey光谱共振峰半高宽处的量子Fisher信息值越大，其失谐量可作为最佳测量位置。     

双模纠缠相干光场与Ξ型三能级原子相互作用系统的光子统计性质

采用求解Schrdinger方程和数值计算方法,研究了双模纠缠相干光场与Ξ型三能级原子相互作用系统的光子统计性质,分析了双模纠缠相干光场的纠缠程度、原子基态概率幅、失谐量、场模与原子的耦合常数以及平均光子数对光子统计性质的影响.结果表明,双模纠缠相干光场的纠缠程度对光子统计性质的影响不大; 原子初态时基态概率幅变大使时间演化曲线的中心显著上移; 失谐量变大使时间演化曲线的振荡频率变慢; 平均光子数、场模与原子耦合常数的变化对光子统计性质的影响也很明显; 光场两模之间总为非经典相关.