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双模竞争J-C模型与非线性J-C模型的动力学性质研究

吴琴  
【摘要】:光场与原子的相互作用,能展现原子反转的崩塌与回复、光场与原子的压缩、光子的反聚束与亚柏松分布等一系列非经典效应,是量子光学研究的主要内容。描述这种相互作用的基本理论模型是Jaynes-Cummings(J-C)模型。在旋波近似下,标准J-C模型能够精确求解,可以揭示非经典效应的物理机制,而双模竞争J-C模型与非线性J-C模型是标准J-C模型的两个重要推广,一直引起人们的关注和重视。本文研究双模竞争J-C模型中原子的动力学行为以及非线性J-C模型中场的熵压缩特性,得出了一系列有意义的结果: 第一章首先对双模竞争J-C模型、非线性J-C模型作了简单历史回顾,然后把三光子和单光子双模竞争J-C模型推广到k光子和l光子双模竞争的一般情况,即从k光子和l光子双模竞争相互作用哈密顿量出发,得到推广后系统的一般时间演化算符,建立了本文的基本工作模型之一;其次,从光场与原子附加克尔介质相互作用哈密顿量出发,得出非线性J-C模型系统的一般时间演化算符和光场的约化密度算符,得出了本文的基本工作模型之二。 第二章运用全量子理论研究推广后的双模竞争J-C模型的原子动力学,讨论了光场初态和原子与双模场之间的相对耦合强度对原子动力学性质的影响。结果表明:双模竞争的存在可以导致原子反转的周期崩塌与回复,相对耦合强度的增加可以导致原子反转出现分数回复现象,初始光场光子数的增加可以延长原子反转的回复时间等。 第三章研究非线性J-C模型中场的熵压缩特性。运用量子熵理论研究了非线性J-C模型中场的熵压缩特性,讨论了克尔介质与原子初态对场熵压缩的影响。结果表明:强克尔介质相互作用可以产生深度压缩光,原子相干性也影响场熵压缩效应的存在和场熵压缩的深度。 第四章是本文的总结和展望。


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