若干参数对多能级系统粒子数陷俘的影响.pdfVIP

国家自然科学基金 资助项目 收稿日期 第 卷 第 期 年 月 光 学 学 报 若干参数对多能级系统粒子数陷俘的影响 邓 乐 王蔚生 孙真荣 丁良恩 王祖赓 华东师范大学量子光学开放研究实验室 华东师范大学物理系 上海 福州大学电子系 福州 摘 要 运用缀饰态理论研究在外场 真空模耦合作用下多能级系统基于量子干涉效应的粒子数 陷俘现象 得到了在干涉条件下系统陷俘粒子数的解析表达式 揭示出系统初始布居 驱动场拉 比频率以及能级间隔等诸因素对粒子数陷俘效应的影响 研究结果表明 在特定的初始布居条件 下 系统总陷俘粒子数对驱动场拉比频率和上能级间隔的依赖关系不总是简单的单调递增 递减 函数关系 对于给定的任意系统 总陷俘粒子数的最大值可以通过对其解析表达式求极值而得 到 关键词 量子干涉 粒子数陷俘 自发辐射相消 引 言 近年来涉及粒子数陷俘的量子干涉效应成为量子光学领域内的研究热点之一 基于量子 干涉效应 产生了许多新的物理现象 如无反转激光 无激发粒子数反转 自发辐射相 消 电磁感应透明 等等 并已在诸如同位素分离等领域得到应用 缀饰态理论已被应用于对量子干涉效应的研究 在缀饰态绘景下 场与能级的耦合 作用被考虑为系统的内部相互作用 两者整合在一起形成相异于实际能级的缀饰能级 缀饰 能级作为系统内核再与其它外场作用 用缀饰态理论来处理量子干涉效应 不仅能给出较为 清晰的物理图象 同时也提供了有力的理论计算工具 本文采用缀饰态理论 研究了多能级系统内基于量子干涉效应的粒子数陷俘现象 由于 将考虑集中在衰减速率为 的缀饰态能级 上 避开了对整个系统薛定谔方程的直接求 解 使得可以求解出系统陷俘粒子数的解析表达式 从而揭示出初始布居 驱动场拉比频率 以及能级间隔等诸因素对系统粒子数陷俘效应的影响 显然 这对有关多能级系统量子干涉 效应的实验研究提供了重要的依据和线索 缀饰态模型 考虑一个如图 所示的四能级系统 该系统中有两个本征能级相近的上能级 其相应的本征频率为 和 这两个上能级通过一频 率为 的辐射驱动场与一个本征频率为 的低能级 耦合 同时通过真空模与另一本征能级为 的低能级 耦合 在相互作用绘景下 系统哈密顿可以写为 其中 描述能级 和 与驱动场的耦合作用 描述 与真空模之间的相互作用 分别为驱动场和自发辐射光场的湮灭 产生 算符 为相应的跃迁耦合系数 为能级 与 的能级差 将哈密顿 代入哈密顿方程 可以得到相互作用绘景下系统的运动方程 其中 矩阵 和 分别为 时刻 与 各态的几率幅 为驱 动场拉比频率 矩阵 的本征方程为