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附加克尔介质双模纠缠相干光场和三能级原子的光场压缩效应

贺庆  
【摘要】: 在偶极和旋波近似下,研究二能级原子与单模辐射场相互作用的Jaynes-Cummings模型(简称J-C模型),是量子光学中一个重要的研究领域。J-C模型从建立初始到现在,人们对这个模型进行了深入的研究。原子从简单的二能级原子发展到三能级原子(V型,∧型,阶梯型),光场的选择可以有真空态,数态,相干态,压缩态,光场的模数从一模发展到两模,J-C模型所处的环境从真空环境变为附加克尔介质的环境。 光场的压缩效应反映了光场的一类非经典性质,在压缩态下可使光场算符的某一个正交分量具有比相干态更小的量子噪声,因而压缩光在光通信,光信号检测以及高精密干涉测量等方面具有重要的应用前景,自1976年H.P.Yuen提出光场的压缩态概念以来,人们对压缩光进行了大量而深入的研究。 本文中,首先介绍了J-C的物理模型和光场所处的各种状态(真空态,数态,相干态,压缩态),并介绍判断光场处于单模压缩光场和双模压缩光场的定义。讨论了在附加克尔介质环境中,双模纠缠相干光场与V型三能级原子相互作用系统中的光场的压缩效应。根据光场压缩态的定义,采用数值计算的方法,直观的给出了在不同的克尔介质与光场的耦合强度,光场失谐量和原子初始状态情况下,光场压缩效应随时间的变化曲线,重点讨论了克尔介质与光场的耦合强度,光场失谐量和原子初始状态对光场压缩效应的重要影响。 结果表明:(1)随着Kerr介质与光场相互作用的耦合强度的增大,光场的压缩程度随之加深,振荡频率随之增加; (2)随着失谐量的增大,光场的压缩程度随之减少,振荡频率随之减少,直至压缩完全消失;(3)当原子初态的基态概率幅的逐渐增大,光场的压缩效应变小,压缩程度变小甚至消失。


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