单原子激光的量子统计和相干性的研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hensun01
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本文应用量子理论对原子和光学微腔耦合强相互作用系统进行了理论研究,在裸态绘景下,采用主方程的方法,进行理论推导和数值计算。主要从考虑在旋波近似和非旋波近似下,原子所受真空阻尼率的变化和原子-场耦合强度变化两个方面来研究单原子激光系统的非经典性质。  本文通过计算单原子激光系统腔场的二阶相关度和光子统计分布随时演化过程,研究原子-腔耦合系统的量子统计性质和相干性质。与其他文献不同的是,本文主要是研究它们随时间演化的过程。首先分别讨论了在旋波近似和非旋波近似下,原子所受真空阻尼率的变化和原子-场耦合强度变化对腔场量子统计性质和相干性的影响。结果表明,在旋波近似下,腔内的光子数呈现亚泊松分布,腔场表现出反群聚性,体现了量子光场的非经典特性,在旋波近似条件下,腔内原子受普通真空阻尼不同的衰减率或原子-场不同的耦合强度条件下,在时间趋于无穷大时腔场的二阶量子相关度处于稳恒值,随原子衰减率或耦合强度的增大,腔场的二阶量子相关度都将随之减小。旋波近似下,原子衰减率越大或耦合强度越大,腔场表现出的光子反群聚性越不明显。在旋波近似下腔内原子受真空阻尼会对光子平均数的衰减和腔场的光子数分布起到抑制的作用。而原子-场不同的耦合强度对腔场的光子数分布和平均光子数影响并不明显.  接下来研究的是在非旋波近似下,原子所受真空阻尼率变化和原子-腔耦合强度变化对系统的量子统计和相干性影响的研究。研究表明在非旋波近似下,腔内的光子数呈现亚泊松分布,腔场表现出反群聚性。非旋波项的贡献引起了腔场的二阶量子相干度随标度时间变化曲线出现了“小锯齿状”,反映系统的量子噪声,而在旋波近似下“量子噪声”的行为是不能展现出来的。这些现象反映出非旋波近似对旋波近似这个“理想系统”的修正。在非旋波近似条件下,在原子受真空阻尼不同的衰减率下,在时间趋于无穷大时二阶量子相关度处于稳恒值,随原子衰减率的增大,腔场的二阶量子相关度和呈现出的量子噪声减小,非旋波近似下原子衰减率越大腔场表现出的光子反群聚性越不明显,这与在旋波近似下是一致的。不同的是,在旋波近似相同条件下,非旇波近似下腔场的二阶相干性所受原子衰减率值的影响比较明显且表现出量子噪声。原子-场耦合强度的增强将对系统所表现出的反群聚性起到一定的增益的作用。非旋波近似下耦合强度越大腔场表现出的光子反群聚性越明显,这与在旋波近似下的结果恰恰相反。在非旋波近似下,原子受普通真空阻尼在不同衰减速率条件下或原子-场不同耦合强度条件下,对光场的光子统计分布和平均光子数几乎没有产生影响。这与在旋波近似下的情况正好相反,说明非旋波项对腔内原子受真空阻尼对腔场的光子统计分布起到抑制的作用产生相消的作用。
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