整形啁啾脉冲光场作用下的量子相干控制与量子全息

在一级微扰理论近似下,研究了整形啁啾脉冲光场与二能级原子系统作用过程中的量子相干控制问题.利用惠更斯-菲涅耳原理解释了整形脉冲光场作用下量子态波函数的演化过程类似于时域＂光栅衍射＂效应;利用菲涅耳波带片方法研究了布居几率的增强效应.基于利用整形脉冲实现的量子相干控制和量子全息思想在理论上提出并论证了测量波函数的一种新方法.     

啁啾场作用下二能级原子跃迁的时域动态变化分析

运用密度矩阵运动方程,分析了啁啾脉冲光场作用下二能级原子系统跃迁随时间的变化过程,并利用布洛赫矢量模型方法对其演化过程进行了动态分析.结果表明,啁啾效应使系统粒子布居几率出现振荡.布洛赫矢量演化过程表明,粒子布居几率的这种振荡,反映了系统粒子数转移、色散和吸收三者之间动态变化的物理过程.     

双光子激光场及Fokker—Planck方程

本文假设,在光学谐振腔中,辐射场通过双光子跃迁,与原子系统相互作用,其有效哈密顿(?)推导了场方程和物质方程.利用绝热近似,得到双光子的 Langevin 方程.建立了双光子分布的 Fokker-Planck 方程,给出了它的定态解.本文讨论非简并情况,当双光子ω相等时,与文献一致.     

双光子自发跃迁几率计算

本文探讨平衡态下的双光子跃迁过程,建立了双光子黑体辐射公式;给出爱因斯坦几率系数的新定义;进而计算了双光子自发跃迁几率,并对结果作了分析讨论.     

二能级和Λ型三能级系统中粒子布居的完全转移

采用缀饰态理论和能级交叉技术,分析了二能级和Λ型三能级系统的Stark快速绝热过程(Stark-Chirped Rapid Adiabatic Passage,简称SCRAP).SCRAP过程使用了两束激光脉冲,一束为近共振的泵浦脉冲,把粒子从基态驱动到激发态;另一束为远离共振的强Stark脉冲,它调节两能态之间的玻尔频率,使其与泵浦跃迁频率达到共振,产生两个交叉点.结果表明,适当选择脉冲间的延迟时间,可使泵浦脉冲在一个交叉点周围足够强,在另一个交叉点周围足够弱,粒子从基态转移到激发态的效率可以达到最大值1.     

狭窄光学共振的飞秒脉冲激光稳频性研究

稳频的连续飞秒脉冲激光器以狭窄的光学共振作为水准基点，这种激光器具有稳定频率成分的宽带光谱和大功率的超短脉冲，能够有效的快速转变频率。在本文中可以看出这种双光子吸收共振使氢原子1S-2S能级之间跃迁的钛宝石激光器稳频飞秒脉冲振荡机制。     

四能级Λ-型原子系统中自发诱导相干对无反转激光的效应

讨论了四能级Λ-型原子系统自发诱导相干(SGC)对原子系统产生无反转激光的影响。原子系统在与一个弱探测光场及强泵浦光场共振相互作用情况下,不论是否双光子共振,原子系统都有无反转激光(LWI)产生。在双光子共振条件下,SGC效应可强化LWI的产生;在非双光子共振时,改变SGC参量和上能级之间能级差可有效控制LWI的产生及其产生的强度。文中给出了产生LWI的相应条件。     

光阱中多个金纳米棒的双光子荧光效应及热熔合过程

本文利用单束、波长对应金纳米棒长轴表面等离子共振的飞秒脉冲激光对多个长度为40 nm,直径为10 nm的金纳米棒颗粒进行了光捕获,系统研究了金纳米棒颗粒在共振激光作用下的双光子荧光及光致热熔合效应.实验结果表明,在光阱捕获过程中金纳米棒颗粒会激发出明显的双光子荧光.当多个金纳米棒被光力捕获在光斑中心时,金纳米棒发生热熔化并熔合成大尺寸的金纳米团簇.利用这种单光束光镊熔合技术,我们在玻璃衬底上制备了二维有序的金纳米团簇阵列.这一研究对利用金纳米棒颗粒来制备微纳光子结构及多功能光子器件等具有重要的指导意义.     

外场作用下缀饰原子的双光子阻塞

对单原子-腔系统进行缀饰态描述, 并研究Hilbert空间的有效截断及其截断部分的双光子跃迁过程. 通过求解体系的主方程, 计算双光子共振跃迁导致的能级移位, 并计算光子的二阶关联函数, 证实在给定的参数条件下存在光子反聚束效应.     

外场作用下缀饰原子的双光子阻塞

对单原子-腔系统进行缀饰态描述, 并研究Hilbert空间的有效截断及其截断部分的双光子跃迁过程. 通过求解体系的主方程, 计算双光子共振跃迁导致的能级移位, 并计算光子的二阶关联函数, 证实在给定的参数条件下存在光子反聚束效应.     

二能级和∧型三能级系统中粒子布居的完全转移

采用缀饰态理论和能级交叉技术，分析了二能级和∧型三能级系统的Stark快速绝热过程（Stark-Chirped Rapid Adiabatic Passage，简称SCRAP），SCRAP过程使用了两束激光脉冲，一束为近共振的泵浦脉冲，把粒子从基态驱动到激发态；另一束为远离共振的强Stark脉冲，它调节两能态之间的玻尔频率，使其与泵浦跃迁频率达到共振，产生两个交叉点．结果表明，适当选择脉冲间的延迟时间，可使泵浦脉冲在一个交叉点周围足够强，在另一个交叉点周围足够弱，粒子从基态转移到激发态的效率可以达到最大值1。     

Na原子双光子跃迁

本文讨论实现Na原子双光子跃迁的理论依据和实验技术。根据微扰论导得双光子跃迁几率与激光场强四次方成正比，分析了提高跃迁几率、增强非线性光学效应的措施，确定了Na原子采取近4D能级双光子共振实验方向，解决实验中的相位匹配问题，给出了部分实验结果。     

正色散掺铒光纤激光器耗散孤子共振脉冲特性研究

报道了一种工作在正色散区的耗散孤子共振脉冲锁模光纤激光器.详细研究了泵浦功率及偏振控制器状态对输出脉冲特性的影响.耗散孤子共振脉冲中心波长1 575nm,光谱宽度约6.66nm.当泵浦功率从220mW升高到554mW时,脉冲宽度从0.78ns增加到3.16ns,脉冲能量变化范围为3.5nJ至16.9nJ.泵浦功率409mW时,改变偏振控制器状态,脉冲宽度在1.6ns至3.2ns范围之间变化.实验中还研究了获得的耗散孤子共振纳秒矩形脉冲的啁啾特性,脉冲经过25m单模光纤传输,脉冲宽度无明显变化,脉冲为非线性啁啾.     

振幅相干态光场与二能级原子的相互作用及场熵的演化

运用J-C模型研究了二能级原子与振幅相干态光场的相互作用，光场-原子系统内部状态间的跃迁几率和光场场熵的演化．     

相干光场的相对相位对K-型五能级原子的单光子和双光子吸收性质的影响

当K-型五能级原子的两基态能级邻近简并时,连接基态的两个跃迁路径与同一个真空场辐射场相互作用导致的量子干涉效应便产生了空场诱导相干性。K-型五能级原子系统的单光子和双光子电磁诱导透明受空场诱导相干性的作用效果十分明显,单光子吸收性质与外加相干光场的相对相位也有直接联系。     

晶体中稀土离子4f N组态内光子跃迁强度的计算

在介绍晶体场导致稀土离子"能级分裂"和4 fN组态内单光子跃迁的宇称禁戒的"部分解除"的基础上,讨论了该组态内单光子、双光子跃迁及电子拉曼散射几率计算的国际动态,总结了我们在此领域的工作并提出了进一步工作设想.     

晶体中稀土离子4f^ N组态内光子跃迁强度的计算

在介绍晶体场导致稀土离子“能级分裂”和4 f^N组态内单光子跃迁的宇称禁戒的“部分解除”的基础上,讨论了该组态内单光子、双光子跃迁及电子拉曼散射几率计算的国际动态,总结了我们在此领域的工作并提出了进一步工作设想.     

里德堡钾原子在超高斯脉冲激光场中的量子跃迁

用含时多态展开方法,计算了超高斯脉冲激光场中里德堡钾原子两个Stark态21 s与19 f之间的量子跃迁情况.结果表明这两个Stark态之间的跃迁几率与超高斯激光场的初始振幅、脉冲形状参数m和脉冲半宽度有关;在m等于3和m等于4时,当激光场初始振幅和半宽度取合适值时,可以实现这两个Stark态之间布居数的较大跃迁,并实现终态囚禁.     

正弦共振微扰下的量子跃迁

量子跃迁中微扰理论处理的条件是作用时间较短(th/H'FI/),考虑正弦共振微扰作用任意时间长的情况,计算出在这种情况下量子跃迁几率.     

量子控制

给出量子控制的概念、理论及未来可能的应用.人类长期希望控制物质微观的量子状态,特别是波函数的控制.目前量子控制的主要进展是利用脉冲激光"整形"来控制光与物质的相互作用、控制原子分子的微观态,从而控制化学反应或量子跃迁的概率.