横向磁场作用下的Hanle吸收谱机理研究

摘要

相干布居囚禁、电磁感应透明、电磁诱导吸收等量子相干效应的出现，往往伴随着亚自然线宽的产生，因此，在诸多领域有大量的应用，例如，原子钟，原子磁力仪，光学脉冲操控，光存储以及量子隐形传态等。近年来，在Hanle构型中外加一个横向磁场(BTMF)的方案被大量研究。在这些研究中，BTMF所起的作用非常显著。其中，对于Hanle吸收谱的研究发现，吸收谱中心处会出现与BTMF强度呈正比关系的劈裂。本文针对该现象的形成机制展开了研究。
　　在本文中，我们选取一个由87Rb D2线的Fg=1→Fe=0跃迁构成的封闭跃系统作为研究对象。通过外加一个静磁场Bz使简并的基态(Fg)发生Zeeman劈裂，并选择其方向为量子化轴方向。用一束沿量子化轴方向传播的共振线偏振激光驱动跃迁Fg=1→ Fe=0;同时，在与量子化轴垂直的方向外加第二个静磁场BTMF来驱动基态Zeeman子能级间的跃迁。通过改变Bz的大小来扫描子能级Zeeman劈裂，然后，通过对透射激光的测量，可以推得系统的Hanle吸收谱。
　　当调节横向磁场BTMF的方向使其与激光偏振方向垂直时，CPT吸收谱中心处的谷的会加宽。同时，谱中心处会发生劈裂，使谱型变为双谷结构，并且，两个极小值点的间隔与BTMF的大小呈正比关系。随后，我们通过对该系统进行解析求解，证明了该劈裂与BTMF的正比关系。我们在修饰态绘景下阐明了其中的物理机制，即，在极小值出现的位置对应的参数下，布居在暗态上的分布达到极大值，因此，吸收在此处达到极小值，从而形成两个吸收的极小值。并且，通过解析解可以明确地看出，基态子能级间的碰撞相互作用对于劈裂的出现起到了关键的作用。
　　当改变BTMF与激光偏振方向的夹角时，总的谱型会由向下凹陷的谷逐渐变为向上突出的峰，这意味着我们的系统由暗态共振转变为了亮态共振。同时，无论夹角处于暗态共振还是亮态共振区域，谱型中总能出现对称的劈裂。我们给出了劈裂宽度的解析表达，并在修饰态绘景下，对劈裂演化的物理机制进行了研究。

目录

声明

摘要

第一绪论

1．1 引言

1．2 原子超精细结构

1．2．1 超精细结构中的Zeeman效应

1．2．2 激光与原子的相互作用

1．3 多能级体系原子的相干效应

1．3．1 相干布居囚禁

1．3．2 电磁感应透明

1．3．3 电磁感应吸收

1．4 Hanle构型下低频相干性的研究进展

1．5 角动量几率表面(AMPS)

1．6 本文的工作

第二章 横向磁场对Hanle吸收性质的影响

2．1 系统模型与主方程

2．2 系统主方程的解析求解

2．2．1 绝热近似

2．2．2 修饰态绘景与secular近似

2．3 当φ=0时的Hanle吸收

2．3．1 跃迁速率

2．3．2 修饰态与裸态下的布居分布

2．3．3 Hanle吸收谱

2．4 当φ≠0时的Hanle吸收

2．5 基态的角动量几率表面(AMPS)分布规律的研究

2．6 本章小结

第三章 总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢