絕熱條件下二能級(jí)系統(tǒng)相干控制的動(dòng)態(tài)分析.pdf

1、量子控制作為一門(mén)新興邊緣學(xué)科，已經(jīng)引起了許多科技工作者的注意，他們期待著量子控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用能夠促進(jìn)化學(xué)、生物學(xué)、信息科學(xué)等學(xué)科的研究。同時(shí)，許多科學(xué)家對(duì)量子控制所關(guān)注的一些問(wèn)題進(jìn)行了研究，已經(jīng)取得了不少成果，特別是在實(shí)驗(yàn)方面，已經(jīng)成功地對(duì)一些對(duì)象進(jìn)行量子控制。在過(guò)去的十年中，隨著對(duì)光波形或者說(shuō)脈沖整形的深入，使得實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)人們的要求產(chǎn)生復(fù)雜的光脈沖波形。通過(guò)脈沖整形可以有效地控制化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)生超短脈沖序列，進(jìn)行量子相干控制等。脈

2、沖整形系統(tǒng)作為一種控制超短脈沖波形的實(shí)驗(yàn)工具，已經(jīng)在超快激光光譜學(xué)、非線性光纖光學(xué)和量子光學(xué)等領(lǐng)域產(chǎn)生了重大的影響。 然而在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中關(guān)注的只是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)過(guò)程的研究較少，因此為實(shí)驗(yàn)帶來(lái)了大量的準(zhǔn)備工作。本文就是對(duì)整形激光場(chǎng)同介質(zhì)的相互作用過(guò)程進(jìn)行了清晰明了的分析，該工作的意義在于可以指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)選取更容易在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中得到的激光束，以及使介質(zhì)在受到外界作用時(shí)的響應(yīng)是我們期望的；同時(shí)可以為教學(xué)提供演示。本文由如下三個(gè)部分構(gòu)成:

3、 第一部分、二能級(jí)系統(tǒng)的量子描述 在這一部分中詳細(xì)推導(dǎo)了綴飾態(tài)表象中量子態(tài)的描述，重點(diǎn)介紹了絕熱條件下的布洛赫矢量的表達(dá)式，以及求解布洛赫矢量的方法。在后面幾部分的討論中就會(huì)發(fā)現(xiàn)，采用布洛赫矢量方法討論激光脈沖同系統(tǒng)的相互作用，可以形象直觀的從理論上觀測(cè)到色散和吸收或輻射的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程，既有利于教學(xué)演示，又有助于幫助實(shí)驗(yàn)尋求更方便的激光整形方式。 第二部分、利用脈沖整形實(shí)現(xiàn)相干控制 在這一部分中研究的是目前使用

4、最多的激光相干量子控制法——即通過(guò)在時(shí)域中對(duì)激光場(chǎng)進(jìn)行調(diào)制，以達(dá)到相干控制的目的。首次采用布洛赫矢量方法分析了這兩種調(diào)制場(chǎng)作用下的描述系統(tǒng)的參量——色散和吸收以及折射率的變化情況，結(jié)果表明：在時(shí)域中，通過(guò)這兩種不同的調(diào)制函數(shù)，得到了兩種不同的整形脈沖，但這兩種整形脈沖同介質(zhì)系統(tǒng)的相干作用結(jié)果是相同的，不同的是在作用過(guò)程中介質(zhì)受到調(diào)制光場(chǎng)的作用后，介質(zhì)性質(zhì)的響應(yīng)有所不同。這項(xiàng)工作的意義在于通過(guò)合適的選擇調(diào)制場(chǎng)可以達(dá)到預(yù)期的相干控制目的。

5、 第三部分、正弦函數(shù)位相調(diào)制場(chǎng)作用下的二能級(jí)系統(tǒng)躍遷過(guò)程的動(dòng)態(tài)分析和折射率的變化 在這一部分中詳細(xì)研究了二能級(jí)系統(tǒng)在調(diào)制場(chǎng)作用下各響應(yīng)物理參量——色散與折射率、吸收與輻射以及絕熱條件下各階脈沖絕熱跟隨態(tài)的制備情況的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程。在該部分中，清晰的給出了在絕熱的條件下綴飾態(tài)表象中調(diào)制場(chǎng)作用下的二能級(jí)系統(tǒng)，在何種條件下制備了絕熱跟隨態(tài)、跟隨的哪一個(gè)綴飾態(tài)以及制備跟隨態(tài)的作用；并首次將布洛赫矢量及布洛赫矢量球形圖方法應(yīng)用到作用過(guò)