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腔内单原子的吸收与色散性质的研究

作　者: 李晨
导　师: 胡响明
学　校: 华中师范大学
专　业: 光学
关键词: 光和物质的相互作用量子光学腔单原子吸收色散谱拉比分裂压缩真空
分类号: O431.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

对光的吸收和色散是光学介质的一对基本性质,通常情况下光学介质是指具有一定宏观量的原子集合,存在平均效应.因此通常用半经典理论就可以准确描述普通介质的吸收色散性质.但对于腔内单原子这种特殊介质而言,光与物质的相互作用被推到两个极限上来:其一是物质被减少到只有单个原子与光场相互作用;其二是单个光子便可以饱和原子.正因为如此,被半经典理论所忽略的原子-场之间的量子关联会对原子的量子行为产生影响.原子或腔场光子的一些奇特的量子行为都不是半经典的理论能准确描述的,因此需考虑全量子理论.本文首先考虑受普通真空库阻尼的腔内单原子模型.通过准确的数值计算方法得到原子对探测场的吸收谱,并讨论了在不同腔衰减率和外加驱动场强度的情况下谱线的变化情况.结果表明:在强驱动、弱耦合的情条件下,单原子和普通介质有相似的探测吸收谱线;但在弱驱动、强耦合的条件下,吸收谱线呈现锐利的双峰结构;除此之外,还得到了超宽的单峰、双峰和三峰等其它线型的吸收谱,对此我们用修饰态的理论加以分析,作出解释.然后,我们考虑坏腔极限下受压缩真空库阻尼的腔内单原子模型.利用Fokker-Plank方程在绝热近似条件下得到单原子吸收色散谱的解析表达式,并讨论了谱线随压缩真空的压缩因子和相对相位的变化情况.当外加驱动场在弱场极限下,随着压缩因子的增加,吸收峰的宽度和高度均减小;当外加驱动场为强场时,吸收谱不仅随压缩因子的变化而明显改变,而且相对相位对吸收谱的线型也有明显影响.最后,我们再使用数值方法计算了这种模型在任意衰减率的腔中的吸收色散谱.

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章引言  8-18
  §1.1 单模光场的态函数  9-11
  §1.2 量子回归理论  11-13
  §1.3 半经典理论描述二能级原子的吸收与色散  13-18
第二章腔内单原子的量子特性  18-27
  §2.1 腔内单原子光学双稳  18-21
  §2.2 腔内二能级原子的吸收色散谱  21-27
第三章受压缩真空库阻尼的腔内单原子的吸收与色散  27-38
  §3.1 坏腔极限下的解析解  27-34
  §3.2 好腔情况下的数值解  34-38
第四章总结与展望  38-39
参考文献  39-42
致谢  42

腔内单原子的吸收与色散性质的研究

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