三维原子局域的相干操纵

发布时间：2020-04-06 01:55

【摘要】：原子局域化是激光物理学和量子光学领域的一个重要分支。由于驻波场具有空间位置依赖的特性,导致与驻波场相互作用的原子的光学特性也与空间位置相关,因此我们利用测量探测场吸收的方法来获得原子的空间位置信息。在本论文中,基于驻波场驱动的原子相干效应,我们提出三种三维原子局域化的方案:1.基于电磁诱导透明现象,在四能级倒Y型原子统中提出一种实现三维原子局域化的方案。由于空间依赖的原子和驻波场的相互作用,我们可以利用测量探测吸收的方法收获得原子的三维空间位置信息。研究结果显示通过适当地调节探测场的失谐量和耦合场的强度,可以得到不同结构的三维局域结构,如椭球状,花瓶状和沙漏状等结构。我们还发现通过调节驻波场的相移,原子在特定位置被探测到的最大几率可以提升至100%。2.在三个正交驻波场驱动的四能级N型原子系统中,我们研究三维原子局域化现象。依据驻波场耦合不同的能级跃迁,我们考虑两种情况:(1)由两个正交的驻波场叠加形成的耦合场耦合对应能级跃迁,另一驻波场耦合另一能级跃迁。(2)由三个正交的驻波场叠加形成的耦合场耦合对应能级跃迁。我们发现通过适当地调节驻波场的相移,在两种模型中都可以实现高精度和高分辨率的三维原子局域化。3.在非相干泵浦场作用下,我们在五能级原子系统中实现二维和三维原子局域化。其中两个正交的驻波场耦合对应能级跃迁,另一驻波场耦合另一能级跃迁。在二维空间中,我们发现选择适当的系统参数,可以获得单个局域峰的结构,原子在特定位置被探测到的最大几率为100%,可以实现高精度和高分辨的原子局域化。而在三维空间中,可以获得两个球状结构,原子被探测到的最大几率为50%。
【图文】：

从基态跃迁到激发态的几率才比较高。因此我们在一个二能级原子系统中分析原逡逑子与光场的相互作用。逡逑如图２．邋１所示，我们考虑一个二能级原子（基态｜＾和激发态｜ｂ））与一个频逡逑率为％，拉比频率为的光场相互作用。二能级原子波函数写成为：逡逑｜ｙ／（邋ｔ邋））＝Ａ；１（邋ｔ邋）｜ａ）＋Ａｈ（邋ｔ邋）｜ｂ）逦（２．１９）逡逑其中，Ａａ（邋ｔ邋）和Ａｈ（邋ｔ）为原子处于基态和激发态的几率振幅。逡逑ｎ－｜ｂ）逡逑ＣＯ逡逑弋ｂ逡逑＂ｔ邋ｔｔｔ邋｜ａ）逡逑图２．丨二能级原子能级图逡逑原子系统的哈密顿量可写为：逡逑Ｈ＝Ｈ０邋＋邋Ｈ，逦（２．２０）逡逑其中，Ｈ（，，表示原子的哈密顿量，Ｈ，表示原子和光场的相互作用哈密顿量。逡逑由于光场依旧用经典理论处理，所以忽略光场的哈密顿量的作用。原子的哈密顿逡逑量可以表示为：逡逑Ｈ0＝＾邋＋邋＾＾ａ｜ａ）（ａ｜邋＋邋；？ｆｉ；ｂ｜ｂ）（ｂ｜逦（２．２１）逡逑其中，ｍ表示原子的质量，卩表示质心运动的动量。逡逑８逡逑

原子处于暗态不再吸收光子，但其根本原因在于原子系统中的量子相干效应。下逡逑面通过一个三能级原子系统来详细描述电磁诱导透明现象。逡逑如图２．２所示的三能级原子系统，一个拉比频率为Ｄｐ的探测光场耦合能级逡逑⑴和３），一个拉比频率为的耦合光场耦合能级２和３）。逡逑此系统的态矢量为：逡逑ｙ／邋＝Ａ｜邋１邋＋Ａ＾邋２邋＋Ａ，邋３逦（２．３４）逡逑其中Ａ，（ｉ＝ｌ．２．３）是对应能级的几率幅。逡逑／逦—３—丨２〉逡逑—Ｋ逦１０逡逑图２．２三能级原ｆ－系统模型逡逑此系统的哈密顿量为：逡逑１０逡逑
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O431.2;O562

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本文编号：2615835