热光场与原子相互作用系统中光场的量子特性

摘要

本文研究了Kerr介质腔中非关联双模热光场与V型三能级原子相互作用过程中的光场的关联特性和二阶相干度,通过数值计算和图形分析,讨论了平均光子数、Kerr介质、失谐量以及耦合系数对场的关联特性和二阶相干度的影响。结果发现： 当两模热光场和裸原子发生对称相互作用时,非关联双模热光场将发生关联,且关联强度与耦合强度、失谐量和Kerr系数有关,两模光场始终处于正关联。保持场一模的平均光子数不变,增加场另一模的平均光子数,两模光场的关联减弱；Kerr效应增强和失谐量的增加将使光场两模间的相关程度随时间的起伏明显减小,两模的关联程度减弱,且失谐量和Kerr效应对关联程度的影响相似。此特征与双模SU(1.1)相干态场与V型三能级原子相互作用中场的关联特性不同。 当两模光场与原子发生不对称相互作用时,假设g1>g2,关联特性发生较大的变化,由正关联变成了在正、反关联之间振荡且曲线的振荡频率较快。增加场另一模的平均光子数,反关联特性消失。当g1g2,结果发现初始时刻g11处于泊松分布,随着时间的演化,光场的二阶相干度的时间演化曲线出现振荡,且g11绝大部分在小于1的范围内振荡,光场第一模主要呈现亚泊松分布,光子主要呈现反聚束效应,聚束效应较弱。增加场另一模的平均光子数,光场第一模的亚泊松分布和超泊松分布交替出现,处于超泊松分布的区域较多,光子的反聚束效应减弱,聚束效应增强；继续增加场另一模的平均光子数,光场第一模的亚泊松分布消失,全部呈现超泊松分布。总的来看,一模平均光子数的增加,使二阶相干度随时间的演化曲线出现无规则振荡。 V型三能级原子与双模腔场的相互作用模型是进行宏观量子态制备、量子隐形传态的基础,本文从这一模型出发,利用全量子理论和数值分析方法研究了平均光子数、Kerr介质、失谐量以及耦合系数对非关联双模热光场的关联特性和二阶相干度的影响。在第三章中,我们建立了V型三能级原子与双模腔场相互作用的模型及哈密顿量,得出了光场的约化密度算符。在第四章第一节和第二节中,利用数值分析方法,讨论了平均光子数、Kerr介质、失谐量、以及耦合系数的不对称对热光场的关联特性的影响,其次,在第四章第三节中讨论了耦合系数的不对称对两模场的二阶相干度的影响。最后总结全文,提出了需要进一步研究的方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1国内外研究背景

1.2选题的意义

第二章理论基础

2.1辐射场的量子化

2.2原子中电子波场的二次量子化

2.3光场与原子相互作用系统的哈密顿量H

2.4 Kerr效应

2.5光场与三能级原子相互作用模型及哈密顿量

2.6密度算符和约化密度算符

第三章Kerr介质腔中非关联双模热光场与V型三能级原子相互作用

3.1相互作用模型及哈密顿量

3.2光场的约化密度算符

3.3小结

第四章介质腔中非关联双模热光场与V型三能级原子相互作用中的场的关联特性和二阶相干度

4.1平均光子数、Kerr介质、失谐量对场关联特性的影响

4.2耦合系数的不对称对场关联特性的影响

4.3耦合系数的不对称对两模场的二阶相干度的影响

4.4小结

结束语

参考文献

致谢

攻读学位期间的科研成果