原子运动和场模结构对原子动力学特性的影响.pdfVIP

维普资讯 第 30卷第 H 期 止 a， 职 Vo1．3ONo．11 2001年 11月 ACTA PHOTONICA SINICA Novem ler2001 原子运动和场模结构对原子动力学特性的影响 田永红 彭金生。 (1荆州师范学院物理系，荆州 434104) (2华 中师范大学物理系，武汉 430079) 摘 要 研宄了双光子 laynesCummings(JC)模型中原子的动力学特性 ，讨论 了在不同初态 下，愿子运希和场摸毒苦掬对体 系中原亍反转的演化特性及原子偶 极矩 阶压缩的影响 ．研 宄 结果表明，原子的动力学特性不仅决定于原子乖场的初态参量，而且通过时间圆子 0)= 2 一(4p) sin(2pgt)决定于原子的运动速度与场模结构参量 ． 关麓词 双光子JC模型；原子运动；场模姑构；偶极压缩 O 引言 Jaynes-Cummings(JC)模型是描述光场与 发生相互作用，在旋渡近似下，系统的有效哈密顿 原子作用的一个最简单的理想模型 ．在该模型中 可以写为 原子被看作是静止的，量子化光场在原子与光场 Ⅳ一 口d+ + [， )]( 口+d j一) 相互作用的尺度内被看作是均匀的．但随着激光 (膏：1) (1) 致冷和原子 囚禁 技术 的发展 ，冷原子和超冷原 式 中 ，d是频率为 m的场模 的产生和湮投算 子的获褥必须考虑原子 的空间运动和量子化光场 符 ， 和 ：分别为原子反转和跃迁算 符， 为原 的非均匀性 ．因此 ，人们将 J—C模型推广到考虑 子跃迁频率 ，g为原子与场模的耦合常量 ，，(z)为 原子运动和不 同坜模结构 的情况 。．研究表 明， 场模形式函数 ．假定在原子寿命时间内不发生碰 原子运动导致了原子布居的非线性瞬时教应 一， 撞，并取原子与场发生作用的时同和位置为计时 改变了薛定谔猫卷的形成时 问 、场相位动力 学 起点 ，原子运动可表述为 的演化特性 和光场的非经典性质 ，减少 了光场 ， )一， ) (2) 的长时间压缩 ，提高了体系的量子态保真度 ． 式中 表示原子运动速度 ．定义 TEM 模为 但是 ，原子运 动 和场 模 结构 对双 光子 Jaynes ，(z)；sin(pxet／L) (3) Cummings(J—C)模型中原子的动力学特性的影响 式中P表示长为 工的腔 中场模半渡数 ．为茼单 至夸未见涉及 ． 起见 ，仅考虑共振情况 ，即2 =‰，并假定原子在 本文将讨论原子运动和场模结构对原子的动 一0时刻进入腔 ，在 P个半波长之后离开腔 ．在 力学特性的影响，具体讨论 了双光子 J—C模型 中 相互作用绘景中，系统 的时问演化算符U，(f)为 具有质心运动和不 同场模结构条件下原子反转的 U (￡)=exp(一i日 ) (4) 演化特性及原子偶极矩的 阶压缩性质 ’ 在二能级原子本征态矢集l+)；『]和J一)一 l 模型与态矢 。‘。 ＼ 表象 中，不难得到 在矩形或圆柱形腔中，考虑一个沿轴向运 动 Ll 的二能级原子与单模光场通过双光子跃迁过程而 U1(fJ一 * 国家 自然科学基空 (60