非旋波近似下频率变化的光场对原子布居反转的调控

廖旭; 丛红璐; 姜道来; 任学藻

doi:10.7498/aps.59.5508

摘要

利用相干态正交化展开方法,在非旋波近似下研究了原子的布居反转随时间的演化情况.数值计算的结果表明了,场频以及耦合强度不随时间变化时,布居反转的周期随着平均光子数的增加而增大,虚光子效应引起的快速振荡随耦合强度的增大而逐渐增大.当光场随时间做正弦调制时,光场的振幅α和角频率β对布居反转的演化都会产生很大影响.光场随时间做方波形式变化,会导致原子布居反转出现新的塌缩回复现象.无论是正弦调制还是方波调制,都会对由虚光子效应产生的小锯齿状的振荡产生影响.

关键词:

Abstract

By the method of coherent-state orthogonalization expansion, the evolution of atomic population inversion is investigated in the non-rotating-wave approximation. The numerical results indicate that, when field frequency and coupling do not change with time, the collapse-revival period of population inversion increases with the mean photon number of the field increasing, and the quick oscillation due to virtual photon process increases with couplings strengthening. When the frequency changes with time in the sine form, amplitude α and angle frequency β of the field both have a great influence on atomic population inversion. The sudden jumping of the field frequency can lead to some new collapses and rebibals in the evolution of atomic population inversion. Both of the field frequency forms can have an influence on quick oscillation due to virtual photon process.

Keywords:

coherent-state orthogonalization expansion /
without rotating wave approximation /
atomic population inversion

作者及机构信息

1.
西南科技大学理学院,绵阳 621010

基金项目: 国家自然科学基金和中国工程物理研究院联合基金(批准号: 10976025/A06)资助的课题.

Authors and contacts

1.
College of Science, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China

参考文献

[1]	Jaynes E T, Cummings F W 1963 Proc. IEEE 51 89
[2]	Meschede D, Walther H 1985 Phys. Rev. Lett. 54 551
[3]	Jonas Larson 2007 Phys. Scr. 76 146
[4]	Nouicer K, Chetouani L 2001 Phys. Lett. A 281 218
[5]	Sleane A 1997 Appl. Phys. B 64 623
[6]	Chen M L, Wang S J 2006 Acta Phys. Sin. 55 4638(in Chinese) [陈明轮、王顺金 2006 55 4638]
[7]	Ai L Y, Yang J, Zhang Z M 2008 Acta Phys. Sin. 57 5589(in Chinese) [艾凌艳、杨健、张智明 2008 57 5589]
[8]	Zhang Y J, Xia Y J, Ren Y Q, Du X M, Liu Y L 2009 Acta Phys. Sin. 58 722(in Chinese) [张英杰、夏云杰、任延琦 2009 58 722]
[9]	Kang D P, Ren M, Ma A Q, Qian Z J, Liu S T 2008 Acta Phys. Sin. 57 873(in Chinese) [康冬鹏、任珉、马爱群、钱妍、刘正君、刘树田 2008 57 873]
[10]	Sun Y H, Hui X Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 5584(in Chinese) [孙宇航、惠小强 2008 57 5584]
[11]	Zhang G F, Liu J 2007 Chin. Phys. 16 3595
[12]	Liu W Y, An Y Y, Yang Z Y 2007 Chin. Phys. 16 3704
[13]	Castanos O, Lopez R, Manko V I 1994 Phys. Rev. A 50 5209
[14]	Yang C P, Chu S I, Han S Y 2004 Phys. Rev. Lett. 92 117902
[15]	Jia F, Xie S Y, Yang Y P 2006 Acta Phys. Sin. 55 5835(in Chinese) [贾飞、谢双媛、羊亚平 2006 55 5835]
[16]	Zhang W J, Wang Z G, Xie S Y, Yang Y P 2007 Acta Phys. Sin. 56 2168(in Chinese) [张婉娟、王志国、谢双媛、杨亚平 2007 56 2168]
[17]	Yang Y P 2004 Phys. Rev. A 69 053406
[18]	Dolce I, Passante R, Persico F 2006 Phys. Lett. A 355 152
[19]	Ren X Z, Jiang D L, Cong H L 2009 Acta Phys. Sin. 58 5394(in Chinese) [任学藻、姜到来、丛红璐、廖旭 2009 58 5394]
[20]	Liu T, Wang K L, Feng M 2007 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 40 1967
[21]	Fan Y X, Liu T, Feng M, Wang K L 2007 Commun. Theor. Phys. 47 781
[22]	Liu T, Feng M, Wang K L 2007 Commun. Theor. Phys. 47 561
[23]	Chen Q H,Zhang Y Y, Liu T, Wang K L 2008 Phys. Rev. A 78 051801
[24]	Ren X Z, Liao X, Huang S W, Wang K L 2009 Acta Phys. Sin. 58 2680(in Chinese) [任学藻、廖旭、黄书文、汪克林 2009 58 2680]
[25]	Ren X Z, Liao X, Liu T, Wang K L 2006 Acta Phys. Sin. 55 2865(in Chinese) [任学藻、廖旭、刘涛、汪克林 2006 . 55 2865]
[26]	Liu T, Fan Y X, Huang S W, Wang K L, Wang Y 2007 Commun. Theor. Phys. 47 791
[27]	Irish E K, Gea-Banacloche J, Martin I, Schwab K C 2006 Phys. Rev. B 72 195410

施引文献

[1]	Jaynes E T, Cummings F W 1963 Proc. IEEE 51 89
[2]	Meschede D, Walther H 1985 Phys. Rev. Lett. 54 551
[3]	Jonas Larson 2007 Phys. Scr. 76 146
[4]	Nouicer K, Chetouani L 2001 Phys. Lett. A 281 218
[5]	Sleane A 1997 Appl. Phys. B 64 623
[6]	Chen M L, Wang S J 2006 Acta Phys. Sin. 55 4638(in Chinese) [陈明轮、王顺金 2006 55 4638]
[7]	Ai L Y, Yang J, Zhang Z M 2008 Acta Phys. Sin. 57 5589(in Chinese) [艾凌艳、杨健、张智明 2008 57 5589]
[8]	Zhang Y J, Xia Y J, Ren Y Q, Du X M, Liu Y L 2009 Acta Phys. Sin. 58 722(in Chinese) [张英杰、夏云杰、任延琦 2009 58 722]
[9]	Kang D P, Ren M, Ma A Q, Qian Z J, Liu S T 2008 Acta Phys. Sin. 57 873(in Chinese) [康冬鹏、任珉、马爱群、钱妍、刘正君、刘树田 2008 57 873]
[10]	Sun Y H, Hui X Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 5584(in Chinese) [孙宇航、惠小强 2008 57 5584]
[11]	Zhang G F, Liu J 2007 Chin. Phys. 16 3595
[12]	Liu W Y, An Y Y, Yang Z Y 2007 Chin. Phys. 16 3704
[13]	Castanos O, Lopez R, Manko V I 1994 Phys. Rev. A 50 5209
[14]	Yang C P, Chu S I, Han S Y 2004 Phys. Rev. Lett. 92 117902
[15]	Jia F, Xie S Y, Yang Y P 2006 Acta Phys. Sin. 55 5835(in Chinese) [贾飞、谢双媛、羊亚平 2006 55 5835]
[16]	Zhang W J, Wang Z G, Xie S Y, Yang Y P 2007 Acta Phys. Sin. 56 2168(in Chinese) [张婉娟、王志国、谢双媛、杨亚平 2007 56 2168]
[17]	Yang Y P 2004 Phys. Rev. A 69 053406
[18]	Dolce I, Passante R, Persico F 2006 Phys. Lett. A 355 152
[19]	Ren X Z, Jiang D L, Cong H L 2009 Acta Phys. Sin. 58 5394(in Chinese) [任学藻、姜到来、丛红璐、廖旭 2009 58 5394]
[20]	Liu T, Wang K L, Feng M 2007 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 40 1967
[21]	Fan Y X, Liu T, Feng M, Wang K L 2007 Commun. Theor. Phys. 47 781
[22]	Liu T, Feng M, Wang K L 2007 Commun. Theor. Phys. 47 561
[23]	Chen Q H,Zhang Y Y, Liu T, Wang K L 2008 Phys. Rev. A 78 051801
[24]	Ren X Z, Liao X, Huang S W, Wang K L 2009 Acta Phys. Sin. 58 2680(in Chinese) [任学藻、廖旭、黄书文、汪克林 2009 58 2680]
[25]	Ren X Z, Liao X, Liu T, Wang K L 2006 Acta Phys. Sin. 55 2865(in Chinese) [任学藻、廖旭、刘涛、汪克林 2006 . 55 2865]
[26]	Liu T, Fan Y X, Huang S W, Wang K L, Wang Y 2007 Commun. Theor. Phys. 47 791
[27]	Irish E K, Gea-Banacloche J, Martin I, Schwab K C 2006 Phys. Rev. B 72 195410

[1]	蒋利娟, 张现周, 马欢强, 贾光瑞, 张永慧, 夏立华. 啁啾微波场中里德伯钠原子高激发态的布居跃迁. , 2012, 61(4): 043101. doi: 10.7498/aps.61.043101
[2]	任学藻, 贺树, 丛红璐, 王旭文. 两格点两电子Hubbard-Holstein模型极化子的量子纠缠特性. , 2012, 61(12): 124207. doi: 10.7498/aps.61.124207
[3]	夏建平, 任学藻, 丛红璐, 王旭文, 贺树. 两量子比特与谐振子相耦合系统中的量子纠缠演化特性. , 2012, 61(1): 014208. doi: 10.7498/aps.61.014208
[4]	宋立军, 严冬, 盖永杰, 王玉波. Dicke模型的量子经典对应关系. , 2011, 60(2): 020302. doi: 10.7498/aps.60.020302
[5]	马宁, 王美山, 杨传路, 熊德林, 李小虎, 马晓光. 激光场强度对NO电子态粒子数布居影响的理论研究. , 2010, 59(1): 215-221. doi: 10.7498/aps.59.215
[6]	宋立军, 严冬, 盖永杰, 王玉波. Dicke模型的量子混沌和单粒子相干动力学特性. , 2010, 59(6): 3695-3699. doi: 10.7498/aps.59.3695
[7]	丛红璐, 任学藻, 姜道来, 廖旭. 精确求解级联型三能级原子与单模相干态光场场熵的演化特性. , 2010, 59(5): 3221-3226. doi: 10.7498/aps.59.3221
[8]	任学藻, 黄书文, 廖旭, 汪克林. 有限格点一维Holstein极化子研究. , 2009, 58(4): 2680-2683. doi: 10.7498/aps.58.2680
[9]	任学藻, 姜道来, 丛红璐, 廖旭. 精确计算非旋波近似下二能级系统的能谱和动力学性质. , 2009, 58(8): 5406-5411. doi: 10.7498/aps.58.5406
[10]	张婉娟, 王治国, 谢双媛, 羊亚平. 频率变化的压缩态光场与原子的相互作用. , 2007, 56(4): 2168-2174. doi: 10.7498/aps.56.2168
[11]	汪仲清, 段昌奎, 安广雷. 囚禁离子的非线性Jaynes-Cummings模型及其布居数反转演化. , 2006, 55(7): 3438-3442. doi: 10.7498/aps.55.3438
[12]	贾飞, 谢双媛, 羊亚平. 非旋波近似下频率变化的场与原子的相互作用. , 2006, 55(11): 5835-5841. doi: 10.7498/aps.55.5835
[13]	周艳微, 叶存云, 林强, 王育竹. 基于绝热快速通道控制原子布居数及其相干性的研究. , 2005, 54(6): 2799-2803. doi: 10.7498/aps.54.2799
[14]	王振华, 胡响明. 修饰态布居的选择性激发对无反转激光的作用. , 2004, 53(8): 2569-2575. doi: 10.7498/aps.53.2569
[15]	万琳, 刘素梅, 刘三秋. T-C模型中虚光子过程对光场压缩效应的影响. , 2002, 51(1): 84-90. doi: 10.7498/aps.51.84
[16]	黄春佳, 厉江帆, 周明, 方家元. 虚光场对双模压缩真空场与原子相互作用系统中光子统计性质的影响. , 2001, 50(10): 1920-1924. doi: 10.7498/aps.50.1920
[17]	韩立波, 田永红, 李高翔, 彭金生. 双模SU(1,1)猫态与级联三能级原子的粒子布居相干俘获. , 2000, 49(4): 696-701. doi: 10.7498/aps.49.696
[18]	陶向阳, 刘三秋, 聂义友, 傅传鸿. Kerr效应和虚光场对三能级原子-场系统光子反聚束效应的影响. , 2000, 49(8): 1471-1477. doi: 10.7498/aps.49.1471
[19]	刘三秋, 郭琴, 陶向阳, 付传鸿. 非旋波近似下级联型三能级原子与腔场相互作用的量子动力学性质. , 1998, 47(9): 1481-1488. doi: 10.7498/aps.47.1481
[20]	方细明, 冯芒, 施磊, 高克林, 朱熙文. 在相干态表象中精确求解无旋波近似的Jaynes-Cummings模型. , 1997, 46(11): 2160-2165. doi: 10.7498/aps.46.2160

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