Y型体系中的真空诱导相干

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量子干涉[quantum interference(QI)]可以改变体系的性质。诸如电磁诱导透明[electromagnetically induced transparency(EIT)]、电磁诱导吸收[elec-tromagnetically induced absorption(EIA)]、相干布居数囚禁[coherent populationtrapping(CPT)]、自发辐射相消[spontaneous emission cancellation(SEC)]等,均是基于量子干涉。量子干涉有多种类型;其中,真空诱导相干[vacuum-inducedcoherence(VIC)]又称自发辐射诱导相干[spontaneously generated coherence(S-GC)],是一种源于体系与真空场相互作用的量子干涉。多能级体系中的量子干涉一直是一个研究热点。四能级Y型体系是一种常见的多能级体系,Y型体系中的量子干涉受到了广泛关注。本文运用产生函数方法(generating function method)研究了真空诱导相干对四能级Y型体系光子统计性质的影响,并从发射光子的角度考察了激光平面波与激光驻波作用在单个二能级原子上的平均力。  本研究分为五个部分:第一章介绍了研究背景与研究现状,列举了一些常见的量子干涉,介绍了光子统计、产生函数方法与已有的对Y型体系中量子干涉效应的研究。第二章介绍了密度矩阵理论,推导了单原子多能级体系的主方程与二能级原子在激光场中受到的平均力。第三章研究了Y型体系中的VIC。我们在Y型体系的基态与中间态之间加一个探测场,在中间态与两个高激发态之间各加一个控制场,并假设由中间态到两个高激发态的跃迁通道之间存在VIC。我们发现,VIC可以使Y型体系对探测场透明或出现超窄吸收谱线(ultra-narrow absorption lines)。用缀饰态理论对结果进行分析,我们发现体系对探测场的透明源于VIC引起的相干布居数囚禁(CPT)。我们还研究了运动的Y型体系的光子统计性质,考察了激光场的波矢不匹配(wave-vector mismatch)对探测场吸收线型的影响。第四章研究了二能级原子受到的激光场施加的平均力。激光场对二能级原子的平均力可以写成平均发射光子数对时间的各阶导数的函数。由于平均力不易测得,而平均发射光子数等光子统计量可以在实验中测得,所以本文的结果提供了一种实验测量二能级原子受到的激光场施加的平均力的思路。第五章对论文进行了总结,并作出展望。
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