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二能级原子与辐射场相互作用的探讨

1无辐射场时原子处于两能级间的几率 为讨论原子与辐射场相互作用的简单起见.假定所讨论的原子系统只有两个能级,而辐射场也是在此二能级间引起跃迁的.当不存在辐射场时,此二能级系统是一个保守系统,那么能级本征值和本征函数由定态薛定愕方程确定:其中 H(q)是孤立系统不含时间的哈密顿算符。 此系统的波函数为。式中U。、U。分为本征值为E。、E。的本征函数.a、b是与时间无关的常数,由初始条件所决定。按韦斯科夫方法把衰减常数r。和r。引人波函数以考虑衰减作用,则二能级系统的波函数为:系统处于a能级的几率为:可见,原子处于两个能级上的几率按指数规律衰减,其寿命是y。的倒数.2有辐射场时原子处于两能级间的几率 若考虑外加含时激扰对系统的影响,此时必须用与时间有关的激扰理论来处理此相互作用,此时薛定愕方程变为其中,b。是未扰动系统的哈密脉符(包括能在内),而H砌即动的哈故算符. 按徽扰理论方法,假定受微扰系统的波函数是孤立系统未扰动本征函数的线...  (本文共4页) 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

光子晶体中原子自发辐射与量子纠缠性质的研究

光与物质相互作用是量子光学领域的重要研究课题之一,而由于其在高精度测量和量子信息等领域中的重要应用价值,原子的自发辐射效应成为了人们关注的热点,如何控制原子的自发辐射是科学工作者面临的挑战之一。伴随量子辐射理论的发展,人们意识到这种最基本的量子过程是原子系统与周围环境(或称之为热库)相互作用而形成了一个“原子”+“环境”的物理系统,并非是一个孤立原子系统的行为。由电介质周期性排布而成的光子晶体材料是80年代后新兴的一种光子带隙材料,这种非马尔可夫热库具有与真空场完全不同的电磁模密度,因此将原子置于光子晶体热库中其自发辐射特性将出现许多新奇的物理现象和规律。本论文选取各向异性光子晶体热库为研究背景,研究了相干场驱动的tripod四能级原子及带有位相信息的微波场耦合的三能级原子系统的自发辐射特性,同时选取双带隙各向异性光子晶体材料热库为背景,讨论了二能级原子与其自发辐射场之间的量子纠缠效应。本论文的主要工作有助于深入理解光子晶体这种...  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>

暨南大学
暨南大学

集体辐射系统的相干动力学研究

光与物质的相互作用一直以来都是物理学中的重要研究内容,量子相干调控更是量子光学领域中的前沿问题。多原子体系的集体辐射效应和辐射诱导相干效应能够对原子系统的自发辐射过程产生重要的影响,因此而被广泛研究。本论文主要就量子相干调控多原子体系中的集体辐射系统的相干动力学方面进行了研究。并对其在X-Ray超辐射的产生方面的可能应用进行了简单的探讨,同时初步研究了稠密介质中集体辐射效应对于超短激光脉冲的传播影响。取得了以下研究成果:1、在二能级介质中,通过光与物质相互作用的全量子理论给出了真空场下多原子系统的哈密顿量表达式,推导了二能级多原子系统的主方程,并以此为基础推导了单模相干光场与二能级多原子系统相互作用的主方程,该方程能够反映出多原子系统的集体辐射过程和辐射诱导相干效应。2、针对Λ型三能级类氦碳C4+离子系统,应用主方程探讨了稠密介质体系中波长为λ=4.03nm的X-Ray超辐射的产生。研究发现可以通过调节紫外波段相干光场Rabi频...  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>

《湖南科技大学学报(自然科学版)》2005年01期
湖南科技大学学报(自然科学版)

两全同二能级原子同时与真空腔场相互作用任意态的纠缠

两粒子量子纠缠态———无论是纯态还是混合态的纠缠,不仅为检验隐参数理论对量子力学的违背提供了有力工具,而且也是量子通信中,量子密钥[1],量子远距传态[2]和量子计算[3,4]等领域的物理资源和关键要素.在量子信息过程中[5,6],对于给定的纠缠态,量化它的纠缠程度是是十分重要的.近几年来,纠缠大小的量化引起人们极大关注,已成为研究热点之一.例如,部分熵纠缠度[7],形成纠缠度[8] 和相对熵纠缠度[9] 已经相继提出.对于两体纯态,部分熵由约化态的 von Meumann熵定义.1996年 Bennett等人[7]已经证明了对于两体纯态的纠缠,部分熵纠缠度是一个好的纠缠量度,但它不能量度两体混合态的纠缠.在这些纠缠度中,也许最基本的是形成纠缠度,因为它既能量度两体纯态的纠缠,也能量度两体混合态的纠缠.对于两体纯态,形成纠缠度等效于concurrence[8],但通常它的计算是十分困难的,目前仅能量度2×2系统和一些具有特殊对称...  (本文共4页) 阅读全文>>

《黑龙江大学自然科学学报》1992年04期
黑龙江大学自然科学学报

二能级原子与单模辐射场相互作用中的高阶压缩

l 引言对描述单个二能级原子与单模辐射场相互作用的Jagnes—Cummings模型(以下简称JCM)”’的研究是量子光学中一个引人注目的课题。有关该模型的高激发Rydberg原子与高Q腔微波场相互作用的辐射性质的实验研究业已实现l’-‘’。JCM的辐射场的压缩性质亦已被广泛地研究”-刃最近,高阶压缩引起了人们的关注 l”’‘’。作为对二阶压缩的推广,Hong和Mandell’01。引人了量子电磁场高阶压缩(以下简称HM高阶压缩)的概念。在某些情况下,高阶压缩的相对压缩率甚至可大于二阶压缩’‘”。本文研究KCM中的HM高阶压缩性质,结果表明,在初始时原子处于相干态而场处于真空态的JCM中可产生HM高阶压缩,且压缩度随阶数的增加而增大。2 高阶压缩的定义为了...  (本文共5页) 阅读全文>>

《光子学报》2001年07期
光子学报

非旋波近似下两个二能级原子与单模光场相互作用的非经典性质

0 引言  近年来描述两个全同二能级原子与单模量子光场相互作用的 T- C模型得到了广泛的讨论 ,并揭示了大量的非经典性质 2~ 8.目前 ,许多讨论是在旋波近似下进行的 ,但非旋波近似更能全面反映原子与场相互作用的性质 .本文研究了非旋波近似下 ,两个全同二能级原子与单模光场单光子相互作用系统中虚光子过程对场的平均光子数和二阶相干度的影响 ,并由此揭示出一系列既不同于现有报道又具有重要意义的新的现象 .1 理论模型和计算考虑如图 1所示的两能级联型原子的能级结构 ,设原子 和原子 的上、下能级分别为 |a〉、|b〉和 |c〉、|d〉.初始时刻原子 和原子 分别处于激发态 |a〉、|c〉.在相互作用绘景中 ,描写该双能级原子体系与单模光场相互作用系统的哈密顿量 (取 h- =1 ) ,在旋波近似下为HRI=λ1(a+σab+aσba) +λ2 (a+σcd+aσdc)+g(σbaσcd+σdcσab) (1 )图 1 两...  (本文共6页) 阅读全文>>

《原子与分子物理学报》1940年40期
原子与分子物理学报

二能级原子与压缩光场相互作用中的原子压缩效应

二能级原子与压缩光场相互作用中的原子压缩效应詹佑邦淮阴师范专科学校江苏淮阴223001摘要文中采用时间演化算符,考虑到初始原子相干性及失谐量,研究了单个二能级原子与压缩真空态辐射场相互作用中原子的偶极压缩。研究表明,对于各种不同的初始原子态,失谐量对双光子Jaynes—Cummings模型中的原子压缩行为都将产生很大的影响。通过数值计算,还讨论了初始压缩光场的压缩参数对原子压缩的影响。关键词:双光子Jaynes-Cumming模型,压缩真空态,原子偶极压缩191言由于压缩态的辐射场在某个正交分量上具有比真空起伏更小的量子噪声,从而可能在光通讯、引力波检测等领域中获得应用,压缩光场的研究已成为当前量子光学领域中重要的前沿课题[’-’]。另一方面,近几年来,有关原子与辐射场相互作用过程中原子态的动力学行为亦引起了人们极大的兴趣,一些能够产生于描述场一原子相互作用的zaynes一CuIYunjnss模型[’](以下简称J—C模型)中的...  (本文共9页) 阅读全文>>