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《湖北师范大学》 2017年
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基于衰变缀饰态方法的多能级电磁感应透明及Autler-Townes分裂的研究

张晓芸  
【摘要】:作为光学领域的一个重大分支,诞生于上世纪六十年代的量子光学是运用现代量子理论来研究光场与介质相互作用的学科。目前,激光与原子的耦合系统已经成为研究量子光学的主要平台之一,激光诱导的原子相干导致了许多有趣的量子光物理现象,比如电磁感应透明,相干布居捕获,绝热布局迁移,无粒子数反转激光,激光冷却与囚禁。其中,电磁感应透明就是本文的研究焦点之一。自从二十世纪九十年代电磁感应透明在理论上提出并被实验验证以来,电磁感应透明就受到了量子物理学家的广泛关注,并在多种不同的量子系统中得到了大量的研究。电磁感应透明不仅仅是一个有趣的量子光学现象,而且可以作为量子层面上调控原子与光场相互作用的一个有效手段,这已经在量子非线性光学和量子信息科学中得到了极大的应用,比如非线性多波混频,巨Kerr非线性,量子信息存储和读写,全关开关。然而,在量子光学领域,存在一个与电磁感应透明比较类似的现象,即Autler-Townes分裂。由于产生这两个现象的物理起源和物理条件不同,而且在先前的一些科研工作中容易被混淆,因此区分电磁感应透明与Autler-Townes分裂这两个现象是一个非常有意义的研究课题。聚焦于该课题,本文主要研究了一个激光驱动的五能级原子系统中的电磁感应透明与Autler-Townes分裂现象。在第一章,我们简要介绍了电磁感应透明的基本概念、研究进展、相关应用以及Autler-Townes分裂。在第二章,我们以三能级系统为例呈现了极化率的两种计算方法——薛定谔方程和密度矩阵方程。在第三章,我们利用衰变缀饰态方法给出了判断三能级系统的电磁感应透明与Autler-Townes分裂的定量的物理条件。将系统对弱探测场的一阶响应谱线分解为两个Lorentzians,研究表明Lorentzians间的叠加的结果可以明确的解释电磁感应透明与Autler-Townes分裂的物理起源。在第四章,我们详细的研究了五能级原子系统中的电磁感应透明与Autler-Townes分裂。该部分利用标准的密度矩阵形式,我们获得了表征系统对探测场的线性响应的非对角矩阵元的解析表达式。为便于分析,我们将这个五能级系统分解为一个四能级Y-型子系统和一个三能级Λ-型子系统。根据三能级系统的电磁感应透明与Autler-Townes分裂判据,通过数值分析的方式,我们发现四能级子系统可以展示电磁感应透明与Autler-Townes分裂的交叉现象。更进一步,在五能级系统的吸收谱线上,我们显示了一个电磁感应透明窗口可以被两个Autler-Townes分裂窗口夹在中间,这种电磁感应透明与Autler-Townes分裂的多窗口混合结构可以通过Fano干涉和缀饰态理论来共同理解。
【学位授予单位】:湖北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O431.2

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【参考文献】
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1 张晓芸;吴山;李海超;;Mixture of Electromagnetically Induced Transparency and Autler–Townes Splitting in a Five-Level Atomic System[J];Communications in Theoretical Physics;2017年02期
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