多能级原子系统相干叠加态的制备及脉冲的传输特性研究
制备量子系统的相干叠加态是当今物理学领域的研究热点,它在化学反应控制、量子信息等方面得到了广泛地应用.本学位论文主要就多能级原子中相干叠加态的制备以及相干叠加态下入射脉冲的透明传输进行了系统研究,取得了一些创新性研究结果.主要包括:
1.在1ambda型三能级原子结构中,通过求解旋波近似下的薛定谔方程探讨了任意相干叠加态的制备.结果表明,在双光子失谐条件下,利用两个相对延时的脉冲并改变其中任何一个脉冲的线性啁啾可以将系统制备在基态两能级的任意相干叠加态上.分析产生该现象的原因,发现其是由间隔很近的两个缀饰态之间的耦合造成的.不同啁啾情况下,缀饰态之间的不同耦合对粒子数的演化影响不同,最后形成不同的相干叠加态.
2.基于脉冲链的相干累积效应,研究了多lambda型原子结构中最大相干叠加态的制备.首先以二能级原子为例,重新研究了脉冲链的相干累积效应并给出了产生完全相干累积的修正公式.公式表明,除了脉冲链的相对相位,其重复周期对产生完全相干累积也有很重要的影响.将修正公式应用于三能级lambda型系统,给出了制备基态两能级最大相干叠加态的条件.数值求解旋波近似下的密度矩阵方程证实了上述分析.最后发现可以通过外加电磁场的方式有效避免附加能级对制备最大相干叠加态的影响.
3.利用脉冲链的相干累积效应及其频谱选择特性,探讨了末态为双重态的lambda型原子结构中最大相干叠加态的选择性制备.分析表明,在该原子结构中,部分受激拉曼绝热跟随过程对制备最大相干叠加态已经失效.为了得到最大相干叠加态,可以利用两个或多个后沿重合的脉冲对.通过数值求解旋波近似下的密度矩阵方程,发现改变脉冲对之间的时间间隔可以选择性地实现初态和其中一个末态的最大相干叠加.经过分析表明该现象是由脉冲链的选择特性造成的.
4.利用脉冲链将多lambda型原子结构制备到最大相干叠加态后,讨论了任意面积少周期脉冲在其中的传输.在没有任何近似下求解密度矩阵方程和麦克斯韦方程发现,只要调节少周期脉冲的相对相位或者到达时间就能实现任意面积脉冲的透明传输.该现象和产生拉姆齐干涉(Ramsey fringe)的原理类似.
- 作者：
- 邓立
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院
- 专业名称：
- 光学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 龚尚庆；张敬涛
- 关键词：
- 多能级原子结构；量子调控；相干叠加态；传输特性
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