對V型三能級原子的輻射壓力和激光冷卻的研究.pdf

1、本文建立一個(gè)研究V型三能級原子在壓縮真空中的輻射壓力和激光冷卻的模型。首先從系統(tǒng)的哈密頓量出發(fā)，利用玻恩．馬爾科夫近似，推導(dǎo)出了主方程，進(jìn)而得到原子的光學(xué)布洛赫方程。我們利用絕熱近似條件，給出了平均輻射壓力的表達(dá)式。一般情況下，壓縮真空中原子的光學(xué)布洛赫方程的系數(shù)含有時(shí)間因子，本文只討論布洛赫方程的系數(shù)不含時(shí)間因子的穩(wěn)態(tài)解情況。然后用圖示法考察了原子的輻射壓力隨量子相干強(qiáng)度，自發(fā)發(fā)射率，平均光子數(shù)，光場的壓縮程度以及相位差等參數(shù)的依賴關(guān)

2、系。為了數(shù)學(xué)上處理的方便，我們引入了一個(gè)變化，光學(xué)布洛赫方程可表述為一種只含實(shí)變量的形式，利用量子回歸定理，求出了與動量漲落相關(guān)的動量擴(kuò)散系數(shù)。通過愛因斯坦關(guān)系，給出系統(tǒng)所達(dá)到的平衡溫度的表達(dá)式，并用圖示法分析和比較了原子冷卻的最終溫度與量子相干強(qiáng)度，平均光子數(shù)，光場的壓縮程度以及相位差等參量的關(guān)系。 論文的第二章，簡單地介紹了激光冷卻原理及其應(yīng)用和最新進(jìn)展。論文的第三章介紹了一些常用的近似條件，用全量子理論和半經(jīng)典理論兩種方法

3、分別計(jì)算了二能級原子與光場相互作用的哈密頓量，并利用玻恩一馬爾科夫近似推導(dǎo)出了V型三能級原子的主方程。論文的第四章研究了V型三能級原子在真空和壓縮真空中的輻射壓力。研究結(jié)果表明：真空中兩個(gè)偶極矩平行時(shí)，發(fā)生相干布居捕獲現(xiàn)象。真空中拉比頻率較小且不相等時(shí)，量子相干強(qiáng)度越大，輻射壓力越小。壓縮真空中的自發(fā)輻射壓力強(qiáng)烈依賴于平均光子數(shù)，相位差以及壓縮光場的壓縮程度。相位差滿足匹配關(guān)系時(shí)，原子的自發(fā)輻射壓力最??；平均光子數(shù)確定時(shí)，壓縮光場的壓縮

4、程度越大，原子的自發(fā)輻射力也越大。 論文的第五章研究了V型三能級原子在真空和壓縮真空中的激光冷卻。結(jié)果表明：真空中冷卻的最終溫度和量子相干強(qiáng)度有著強(qiáng)烈的依賴關(guān)系，量子相干強(qiáng)度為零時(shí)，原子不能被冷卻至多普勒極限之下；當(dāng)兩個(gè)躍遷之間相干很大時(shí)，原子可被冷卻至多普勒極限的1/30。壓縮真空中平均光子數(shù)，光場的壓縮程度以及相位差等參數(shù)對原子冷卻的最終溫度也有著很大的影響：壓縮真空中當(dāng)光場處于最大壓縮態(tài)時(shí)，平均光子數(shù)越小，相位差越大，越利