代数动力学方法研究量子微腔中的激光冷却

【摘要】： 本文采用代数动力学方法研究了量子微腔中单原子的激光冷却问题,分别讨论了二能级、三能级原子在腔中的动力学行为。 首先,我们简要介绍了激光冷却技术的发展历史和代数动力学理论知识。 论文第二部分利用代数动力学方法研究了运动二能级原子和腔场的相互作用,给出了原子的辐射压力和冷却温度的解析解。为了更好地说明各参量对辐射压力和冷却温度的影响,我们通过图形给出了它们之间的关系。结果表明：随着原子和腔场之间耦合强度的增大,辐射压力随之增大,原子的冷却温度也更低；而随着失谐的增大,原子的辐射压力减小,另外,原子处于腔中的位置和囚禁时间对冷却效果也有很大的影响。 第三部分研究了三能级原子的腔冷却的动力学行为。首先,我们给出了运动三能级原子和量子化辐射场相互作用的哈密顿量,然后根据代数动力学方法的基本思想,构造出系统的代数生成元,从而哈密顿量可以表成代数生成元的线性组合。系统的密度算符也随之给出。基于原子的约化密度算符,推导出了三能级原子的冷却力和原子的冷却温度,与二能级原子不同的是三能级原子展现出更丰富的现象,可以调控的参数也更多,实验结果表明原子的冷却温度也更低。 文章最后一部分对以上结果加以总结。另外,对我们的后续工作出展望。