原子與光場相互作用的非經(jīng)典特性及粒子的光學(xué)偶極俘獲.pdf

1、量子光學(xué)是一門具有蓬勃生命力、飛速發(fā)展的交叉學(xué)科，它主要研究光場的統(tǒng)計(jì)特性與非經(jīng)典態(tài)制備、光場與物質(zhì)相互作用的量子理論以及用全量子理論揭示非線性光學(xué)現(xiàn)象．它的研究成果不僅推動了人們更深刻地認(rèn)識量子力學(xué)的基礎(chǔ)問題，而且作為量子計(jì)算、量子通信領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)越來越受到人們的普遍重視． 本文內(nèi)容的理論工作主要是研究原子與光場相互作用中的非經(jīng)典特性．從多光子Jaynes-Cumming模型出發(fā)，構(gòu)建出二能級原子與增光子相干態(tài)光場相互

2、作用的模型，求解了系統(tǒng)的動力學(xué)波函數(shù)，然后分別從量子塌縮與恢復(fù)、原子偶極矩分量壓縮、維格納函數(shù)負(fù)值性三個方面研究了系統(tǒng)演變特性以及是否具有周期性．實(shí)驗(yàn)上選取合適的信噪比定義后，通過粒子光學(xué)偶極俘獲的方法，然后測量了CCD冷卻溫度、曝光時間、激光輸入功率的變化對激光光鑷?yán)庾V儀系統(tǒng)信噪比的影響特點(diǎn)． 本文工作的主要成果：(1)建立了增光子相干態(tài)光場與二能級原子相互作用的模型，并精確求解出系統(tǒng)動力學(xué)波函數(shù)．(2)計(jì)算出原子布居概率

3、、原子偶極矩分量壓縮、光場的含時維格納函數(shù)的具體公式，通過數(shù)值模擬揭示了量子塌縮與恢復(fù)、原子偶極矩分量壓縮、維格納函數(shù)負(fù)值性隨增光子數(shù)的變化特征．(3)通過粒子光學(xué)偶極俘獲的方法，測出激光光鑷?yán)庾V儀系統(tǒng)信噪比分別隨CCD冷卻溫度、曝光時間、激光輸入功率變化特點(diǎn)． 非經(jīng)典特性的研究對實(shí)現(xiàn)單光子源、光子對制備、量子態(tài)制備、單原子激光器設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)量子通信等有著潛在的重要理論意義．實(shí)驗(yàn)中通過測量與分析激光光鑷?yán)庾V儀系統(tǒng)信噪比，可