《宽带压缩真空下运动梯形三能级原子的稳态布居》由会员分享，可在线阅读，更多相关《宽带压缩真空下运动梯形三能级原子的稳态布居（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、兰州大学硕士学位论文宽带压缩真空下运动梯形三能级原子的稳态布居姓名：袁海良申请学位级别：硕士专业：理论物理指导教师：谭磊20060401原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：去l 查整日期：关于学位论文使用授权的声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰州大学。
2、本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。论文作者签名：导师签名：日期摘要本文主要研究宽带压缩真空下，一束单色激光驱动的运动梯形三能级原子( 能级间隔几乎相等) 的稳态布居。我们从系统的哈密顿量出发，利用玻恩马尔科夫近似，推导出了主方程，进而得到原子的光学布洛赫方程。对这
3、个方程我们用数值计算的方法得出了其稳态解，然后通过图示法详细讨论了原子分别处于普通真空、宽带压缩真空下，粒子布居o ，随拉比频率、双光子失谐、相位妒、自发发射率Y ，Y z 、光场的平均粒子数等参量的变化情况，同时，定性地分析和比较了原子的单光子和双光子过程，定量地分析了由于原子的运动所导致的多普勒频移。通过讨论和比较各种情况下的单光子和双光子过程，我们发现，在宽带压缩真空下，只有当压缩真空的载频等于驱动场的频率并且相位匹配条件( 中= O ) 满足时，从压缩真空，原子才会产生强烈的双光子共振吸收( 这与自经典场的光子吸收明显不同) ，否则，原子自压缩真空的双光子吸收率会大大的减小。通过分析原
4、子的运动对稳态布居的影响，我们得到如下结果：，双光子共振时的多普勒频移发生在双光子失谐附近：单光子共振时的多普勒频移发生在零单光子失谐附近；当原子被两束频率相同、方向相反的激光驱动时，在零双光子失谐附近，双光子共振不产生多普勒频移。A b s t r a c tT h i sp a p e rm a i n l yd e a l sw i t ht h es t e a d y s t a t ep o p u l a t i o no fam o v i n gl a d d e r - t y p et h r e e l e v e la t o m ( i nt h ec a s eo
5、 fn e a r l ye q u i s p a c e dl e v e l s ) d r i v e nb yas u p e r p o s i t i o no fam o n o c h r o m a t i cl a s e rw a v ew i t hab r o a d - b a n ds q u e e z e dv a c u u m F r o mt h eH a m i l t o n i a no ft h ea t o m i cs y s t e m ，m a k i n gu s eo fB o m - M a r k o f fa p p r o
6、x i m a t i o n ，w ed e r i v et h em a s t e re q u a t i o nf o r t h ea t o m i cs y s t e ma n dt h ea t o m i cB l o c he q u a t i o na n do b t a i nt h es e a d y s t a t es o l u t i o n so ft h eo p t i c a lB l o c he q u a t i o nu s i n gn u m e r i c a l c a l c u l a t i o n T h e nw
7、ed i s c u s s ，r e s p e c t i v e l yf o rt h ec a s eo fa no r d i n a r yv a c u u ma n dt h ec a s eo fab r o a d b a n ds q u e e z e dv a c u u m ，t h ed e p e n d e n c eo ft h es t e a d y s t a t ep o p u l a t i o nSao np a r a m e t e r ss u c ha sd e t u n i n gA ，R a b if r e q u e n c
8、 i e se , e 2 ，p h a s ef ，s q u e e z i r gp h o t o nn u m b e rNa n ds p o n t a n e o u sd e c a yr a t e s ，y l d 2e t c i nd i f f e r e n tc a s e sb yu s i n gg r a p h i c a lm e t h o d 。W ea l s oa n a l y z ea n dc o m p a r eq u a l i t a t i v e l yo n e - p h o t o na n dt w o - p h o
9、 t o np r o c e s s e so ft h ea t o m i cs y s t e ma n dd i s c u s sq u a n t i t a t i v e l yt h eD o p p l e r - s h i f tc a u s e db y 吨h em o t i o no ft h ea t o m 。B ya n a l y z i n ga n dc o m p a r i n gt h eo n e - p h o t o na n dt w o - p h o t o np r o c e s s e so c c u r r i n gf
10、 o rv a r i o u sc a s e s ，i ti sf o u n dt h a tf o ras q u e e z e dv a c u u m ，o n l yw h e nt h ec a r r i e rf r e q u e n c yo ft h es q u e e z e dv a c u u me q u a l st h ef r e q u e n c yo ft h ed r i v i n gf i e l da n dt h ep h a s em a t c h i n gc o n d i t i o ni sf u l f i l l e
11、d ，w i l lt h e r eb eas t r o n gt w o - p h o t o nr e s o n a n ta b s o r p t i o nf r o mt h es q u e e z e dv a c u u m ( q u i t ed i f f e r e n tf r o ma b s o r p t i o no fp h o 轴n sf r o mac l a s s i c a lf i e l d ) O t h e r w i s e ，t h et w o - p h o t o na b s o r p t i o nr a t ew
12、 i l lb eg r e a t l yd i m i n i s h e d ，C o n s i d e r i n gt h ei n f l u e n c eo ft h em o t i o no ft h ea t o mo nt h es t e a d y - s t a t ep o p u l a t i o n so ft h ea t o m i cl e v e l s ，w eg e tt h ec o n c l u s i o n sa sf o l l o w s ：as i t u a t i o no ft w o - p h o t o nD o
13、p p l e rs h i f t e dr e s o n a n c eo c c u r sn e a r z e r ot w o - p h o t o nd e t u n i n g ，as i t u a t i o no fo n e - p h o t o nD o p p l e rs h i f t e dr e s o n a n c eO c c u r sn e a rz e r oo n e - p h o t o nd e t u n i n g ，a n dt w o - p h o t o nD o p p l e rs h i f t e dr e s
14、 o n a n c ed o e sn o to c c u rn e a rz e r ot w o - p h o t o nd e t u n i n gw h e nt h em o v i n ga t o mi sd r i v e nb yt w oc o u n t e rp r o p a g a t i n gl a s e rb e a m sw i t ht h es a m ef r e q u e n c y第一章导论早在1 9 1 7 年E i n s t e i n 提出了物质与光相互作用时动量是守恒的之后，原子与光场相互作用开始引起人们的普遍关注，如原子在激
15、光场中的偏离。1 、衍射等动力学问题。1 、激光冷却“1 问题等。自从实验上成功制各出压缩光后对压缩光应用的研究，特别是对压缩光与原子相互作用的研究引起广泛关注。因为与普通真空不同的是，压缩光中存在着强烈的双光子关联。正是由于压缩真空这特性，才导致了人们对处于压缩真空中的三能级原子的双光子吸收产生了浓厚的兴趣。当然已有很多人做了这方面的工作。如F i c e k 等人“”研究了三能级原子与单模光场作用的荧光强度与压缩效应，文章研究了互型结构的三能级原子在等间距和不等间距情况下的荧光稳态强度和压缩性能。类似的文章还有F e r g u s o n 等人“”研究了压缩真空场驱动的三能级原子的共振荧
16、光光谱，J o s h i和P u r l “”讨论了与双模激光场作用的置型和A 型三能级原子在压缩真空库中的稳态性质，在共振情况下发现，这两种原子的稳态粒子布居与反映库场压缩性质的参数无关。李高翔和彭金生“8 1 研究了与单模激光场作用的V 型三能级原子在激光场与原子极化矢量问有不同相对取向时原子稳态行为对库场性质的依赖。邢怀忠等人”研究了在有压缩真空注入的腔中 型三能级原子的稳态粒子布居，发现腔的作用降低了压缩真空中的双光子关联，原子的相干跃迁和压缩真空的相位对原子的稳态布居有很大影响。但毕竟量子化方法较复杂，如研究粒子布居时，仅将原子量子化而将光场采取经典模型的半量子化理论使问题大大简化，也能给出较简洁的解释。目前流行的半经典理论有鼹个学派，是哈肯( H a k e n ) 的半经典理论，理论的出发点是哈肯的三个激光方程；另一学派是兰姆( L a m b ) 的半经典理论，该理论处理的方法是从经典介质中电磁场的波动方程出发，通过适当的近似给出激光电场的振幅和频率所满足的方程，理论采用的方法是量子统计中密度矩阵的方法。我们知道
