一、量子调控的途径:外场调控(振幅、相位、啁啾及形状等手段调控)和结构调控(利
用材料的结构特征调控,比如原子、分子及半导体微结构等);
量子干涉与相干现象:激光诱导原子态相干,导致了介质不同激发通道间的量子干涉。从而可操控介质的光学特性。 经典相干导致原子相干
经典干涉导致量子干涉
量子化的基本思想:
找出描述经典场的一组完备的正则“坐标”和 “动量”,然后把它们视为相应的算符,满足正则坐标和正则动量的对易式,从而使其量子化。
???a?的本征态就是FOCK态|n?。 粒子数算符N?aFock表象也叫占有数表象 能量表象
二、
相干态的三种定义:
1,湮灭算符的本征态
相干态是位移算符作用在真空态上得来的,是谐振子基态的位移形
2.
??D(?)0式。
3. 光子数态的分解:相干态的性质:
1.粒子数分布是泊松分布 相干态下的光子的平均数目
2.相干态是最小不确定态
3.相干态并非正交系
4.相干态是光场正频部分(湮灭算符)的本征态,具有和真空态一样的最小测不准关系。 5.相干态的相干度是1. 压缩态:
相干态时:
FOCK态时:
压缩算子:
压缩相干态:双光子想干态
一、实现光学压缩态的基本条件
1、有合适的机制,对光强或光场的振幅的起伏进行抑制;
2、有合适的对相位灵敏的放大机制,使得被压缩的光场分量放大,而另一个分量衰减。
实现光学压缩态的实验途径
1、四波混频产生光学压缩态 2.用光学参量振荡实现压缩态的实验
三、压缩态光的应用
1).减小光通讯中的噪声,大大提高信噪比
2).引力波检测 3).激光光谱
海森堡绘景下的薛定谔方程:
二能级
近似: 电偶极近似: 旋转波近似:
旋转波
近似的全量子理论理解: 慢变振幅近似:
绝热近似:
在求解某一耦合微分方程组时,如果某些物理量的变化与其它的相比变化非常缓慢,那么在其求解过程中,第一步可以把变化缓慢的物理量看作常数,求其稳态解,然后将其代入慢变的物理量方程中。 此过程称为绝热消除或绝热近似。
用半经典理论处理光与原子相互作用时,两种方法是:几率幅方法与密度矩阵方法 对比:
几率幅方法:
相应的薛定谔方程
几率幅方程:
三种理论:量子理论,自发辐射理论,密度矩阵理论 密度矩阵理论: 暗态:
在一定条件下,所有的粒子都布居在基态|1>和|2>的叠加态上;原子不再吸收光子,激发态上没有布居出现。因此激发态就没有荧光可被探测,这就是为什么定义暗态或者暗共振的原因。 双暗态:
系统在一定条件下同时存在两个暗态或者在不同条件下有两个不同的暗态。
与单个暗态相比较,系统的双暗态特性引起了不同的物理现象,拓展了基于暗态的物理研究领域,也赋予了量子调控更高的可控度。
暗态的相关应用:
电磁感应透明/相干布居捕获; 原子频标;
群速度减慢;光学延迟器;
绝热布居转移/叠加态的制备; 量子存储与释放、量子信息; 原子局域化、电磁诱导光栅; 原子冷却;
电磁诱导负折射率材料的产生;
想干粒子数捕获:
所有粒子全部被捕获在两个低能级上,由于激发态上没有粒子,介质对光场没有吸收。 相干布居捕获(CPT)个重要的应用——实现绝热布居迁移
绝热条件:如果系统哈密顿量随时间变化非常缓慢,则仍可近似将
系统定态波函数,这要求非对角元很小,并且其他态上的粒子可以忽略( 即绝热极限。
视为
),
为定态则需要求(绝热条件)
需要注意的是这里得出的绝热条件是对系统相干哈密顿量的演化而言的,如果系统有驰豫,则绝热条件要进行修正。
二能级系统中的绝热过程:
绝热条件又可表示成由于绝热过程要求示成
是一个小量,即
等式右边表示脉冲的面积。 ,所以绝热条件又可以简单表
。可见,绝热条件要求大的脉冲面积。实际中,一般面积远远大于10
才能实现有效的布居反转。
受激拉曼绝热过程:
三能级系统中的绝热过程可以导致很多有趣的现象,如受激拉曼绝热过程等等。