激光场空间的横向分布对多光子电离过程的影响

多光子电离技术(MPI)使研究原子、分子体系单分子禁戒跃迁能级成为可能,同时是研究里德伯态的有效手段。激光场对MPI的影响已做了不少分析和研究,但是以往的工作中,在讨论激光场的空间横向分布对分子共振多光子电离(RMPI)过程的影响时,许多因素未加以考虑,使分析问题的前提条件与实现情况有较大的偏离。     

激光分离同位素(下)

二、激光分离同位素的几种方法目前,已出现好几种具体的分离方法.对于原子蒸汽体系,一般采用两步光致电离和激光光压法;对于分子化合物体系,一般采用激光诱导选择性化学反应,两步光致离解和光致预离解等方法.红外多光子吸收技术正在迅速发展.此外,还提出了一些新分离方法的设想,如利用单分子光致同分异构化和利用核自旋的差异选择性光激发来分离同位素.     

强度依赖Jaynes-Cummings模型中的量子态保真度

为了研究相干光场作用下含原子运动的强度依赖Jaynes-Cummings模型中的量子态保真度,采用全量子理论和数值计算的方法,推导出系统、光场及原子的量子态保真度的解析表达式,以及在不同的初始条件下相应的数值模拟结果。结果表明,在相干光场作用下,原子初始时刻所处状态、运动速度以及场模结构对体系、光场及原子的量子态保真度存在一定影响,当原子初始处于基态和激发态同权重叠加态时,原子运动速度越快,量子态保真度越高;场模结构参量越大,量子态保真度越高。这一研究结果对量子态的制备和量子关联特性方面的认识具有一定的实际意义。     

开放的三能级系统中无粒子数反转激光的非线性理论

本文给出了开放的简单三能级原子系统无粒子数反转激光的非线性理论 ,研究了探测场和驱动场的 Rabi频率、原子注入速率、原子退出速率及能级间衰变速率对系统无粒子数反转激光增益、布居数差以及相干项的影响 ,讨论了无粒子数反转激光增益的稳定性     

无粒子数反转光增益的新模型

粒子数反转作为产生激光的条件被看作是激发的一般原理而广为接受,然而,近年来在无粒子数反转的条件下产生光放大甚至激光这一新的光学课题引起了相当大的关注,已有几个理论模型得以发展。除了Holt提出的对多普勒加宽体系由光子反冲作用获得无粒子数反转增益的模型外,更多的研究集中在均匀加宽体系,利用原子能级之间的量子干涉性获得无反转增益。 本文提出了在多普勒加宽体系中无粒子数反转光放大的新模型。这里考虑的系统是:目标分子以较大速度V_f从一小孔流进一个装有惰性气体的容器,假设目标分子被激发到第     

开放的V型单色非相干泵浦系统的非线性理论

本文给出了具有单色非相干泵浦场的开放Ｖ型系统频率上转换无粒子数反转激光的非线性理论,研究了驱动场的Ｒａｂｉ频率、原子注入速率、原子退出速率、能级间衰变率及非相干泵浦速率对系统无粒子数反转激光的增益、色散以及布居数差的影响,讨论了无粒子数反转激光增益的稳定性。     

多原子体系与单模光场的多光子相互作用

本文首先用Dicke态的缀饰原子态的方法,得到了多原子体系与单模光场的多光子相互作用下原子一光场体系量子态随时间演化的精确解。进而又研究了原子体系的粒子数反转、光场的压缩效应和反聚束效应随时间演化的规律。通过对多原子与光场的单光子相互作用(简称单光子作用)和双光子相互作用(简称双光子作用)的数值计算,我们得到了以下一些主要结论:     

开放的三能级系统中无粒子数反转激光的瞬态分析

本文分析了在一个开放的简单三能级系统中的无粒子数反转激光的瞬态性质,研究了这个系统从瞬态无粒子数反转激光到定态无粒子数反转激光的演化.从原子相干和布居数分布的时间演化,我们阐明了系统产生无粒子数反转激光增益的机制.     

开放的Upper—Ladder无反转激光系统的线性理论

本文提出了开放的Upper-Ladder型无粒子数反转激光系统模型,给出了定态线性解析解,分析了无粒子数反转激光产生的条件,利用从解析解得到的数值计算结果研究了探测场和驱动场的失谐,原子退出速率,原子注入速率,能级间衰变速率,非相干泵浦速率及驱动场的Rabi频率的变化及系统无粒子数反转激光增益,色散以及能级间粒子数差的影响。     

开放系统的无粒子数反转激光的时间演化分析

对开放的V型三能级系统,通过微分方程的数值运算,分析了该系统的无粒子数反转激光(laser without inversion, LWI)产生的机制,讨论了探测场和驱动场的失谐、驱动场的Rabi频率、粒子初始状态对系统LWI时间演化的影响.结果显示:驱动场耦合的两个能级上的粒子数分布以相同的频率振荡,位相差π;在探测场和驱动场皆共振(⊿=⊿<,o>=0)时,原子对探测场色散的响应为零,双光子相干项ρca是实量;驱动场的Rabi频率Ω增大时,增益、相干项和粒子数差的振荡周期减小;粒子数的初始状态主要影响增益、相干项和粒子数差的振荡幅度,并不影响最后的稳定状态.     

原子激光的相位研究

1995年, 捕获原子玻色-爱因斯坦凝聚体的实现,为原子激光提供了物质波源.1999年,德国的Munich 小组和美国国家标准计量局将阱中原子相干地耦合输出,就形成原子激光.但是,由于原子不能产生和淹没,它只能从一种激化模转移到另一种激化模,所以,这样的原子激光持续很短,而要实现长时间的连续原子激光就要不断补充处于确定量子态的原子数.补充进去的原子和阱中的原子如何得到相位的统一,这就需要进一步认识凝聚体和原子激光的相位.一个凝聚体应该具有确定的相位,不同的凝聚体会具有不同的相位.为此,我们首先用量子相位算符计算了凝聚体相位的具体表达式,发现凝聚体的相位与时间有关,由初始相位、非相互作用能和粒子数决定.另一方面,对于具有耦合输出和输入的平均场理论描述的原子激光,我们也得到类似的结果.在Thomas-Fermi 近似下,上述结果就可以表述为,对于一定的原子数,原子阱基本上决定了凝聚体的相位,它相当于光激光中谐振腔的作用.从同一个阱中输出的原子是关联的,而从不同阱中输出的原子,其相干性就无法保证.(OA18)     

用多频红外场分步接力式激发分子的简化模型

在过去的二十年中,对多原子分子的红外多光子激发和离解已做了大量的研究。多数研究者使用单频红外激光激发分子,也有用双频激发的。最近几年,使用三频、四频或五频激光激发多原子分子的实验方案显得特别有效。但是,多频场与分子相互作用的理论研究却较少。一些分子,如卤代甲烷分子,它们的最低几个分立振动能级的能级间距之差比     

Tavis-Cummings模型中两原子纠缠的时间演化

基于两个子系统的复合体系的纠缠度可以用复合体系密度矩阵的部分转置矩阵负本征值来定义的特性,利用数值模拟方法研究了与单模粒子数场进行相互作用的Tavis-Cummings模型中两原子的纠缠的时间演化.当考虑两原子初始处于混态时,结果表明,粒子数场的初始态、两原子的初始态以及两原子与粒子数光场的耦合常数的大小都对两个原子间纠缠度的时间演化特性有着显著的影响.     

双势阱中原子质心运动对自发辐射的抑制

研究了一个囚禁于对称双势阱中的二能级原子与单模腔场的相互作用.通过求解薛定谔方程,给出了整个系统波函数解析解和原子能级粒子数反转的解析表达式.分析了当腔场初始态分别为粒子数态、相干态以及热态时原子粒子数反转随时间的演化情况,并考虑了原子质心运动对粒子数反转的影响.结果表明通过选择合适的腔场初始态、势阱位置及相关因素,可以有效地控制原子的自发辐射率.     

失谐对开放的Λ型系统无粒子数反转激光增益的影响

本文使用开放型三能级无粒子数反转激光模型,从原子密度算符运动方程出发,讨论了定态情况下驱动场和探测场失谐对激光增益和折射率的影响.理论分析表明:若驱动场Rabi频率较小,只有探测场共振时才能得到最大的增益;调整探测场的失谐可以获得无吸收高折射率;驱动场Rabi频率较大而达到某一阈值后,调整探测场的失谐将出现特别增益区.驱动场失谐的变化对折射率产生的影响比对增益更为显著.以上结论与封闭型三能级无粒子数反转激光系统中的结论有很大的不同,尤其后者不存在特别增益区.     

光致规范场下的冷原子及自旋量子霍尔效应

讨论了冷原子与激光场的互作用系统,对于碱金属原子例如6Li与激光场互作用系统,通过恰当的光场参数配置,构造出具二重兼并的能量本征态,可以分别定义两个简并态为自旋向上及自旋向下态,类似于自旋二分量体系,进一步研究发现,不同自旋态将感受到自旋相关的光致规范场.当原子在设定的空间分布激光场中运动时,其所感受到的有效自旋相关规范场将导致自旋霍尔效应,并产生可观测的自旋霍尔流.     

激发态上钠原子的相干囚禁

对Ｖ型三能级原子系统与双激光场同时共振产生的能级相干效应进行了研究。计算了各能级上的粒子数分布，实验观测到在相干驻波场中的钠原子被囚禁在激发态上的现象。对比和分析有无干涉效应存在时３Ｓ１／２，Ｆ＝２态上布居数的变化情况。     

用dressed原子理论研究相干Raman拍现象

由于光场和原子体系的共振相互作用,使得光场和原子体系之间发生强烈的耦合。对于这样的紧耦合体系,通常的微扰论处理是不适用的。本文应用dressed原子理论对三能级双泵浦场体系求出了严格谐振时耦合表象与裸原子表象之间的变模矩阵,并得出了三能级粒子数分布随时间变化的解析     

强驱动场近似下开放的V型系统中的无粒子数反转激光

在强驱动场近似下讨论了开放的Ｖ型三能级系统实现无粒子数反转激光的条件，分析了系统佃大小跟驱动场Ｒａｂｉ频率，自发衰减率，原子注入速率比以及原子与探测激光场相互艇后从腔中排出速率之间的关系。     

自由电子激光器

自激光问世以来，人们所研制和使用的各种激光器的工作原理都是基于原子或分子能态间反转粒子数的跃迁；也就是由原子外层电子能态间反转粒子数的跃迁产生激光；x、γ激光则是企图利用内层电子能态间跃迁或核内跃迁，这类激光器由于跃迁的电子都是受到核力的束缚，所以，可统称作束缚电子激光器。