【摘 要】
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自发辐射相干是自发辐射过程建立的一种原子相干,通常被称作SGC (Spontaneously Generated Coherence)。SGC效应可以让光和原子作用的量子过程发生改变,从而引起一系列不寻常的现象。对它的研究既有助于加深人们对物理过程的理解和改善量子系统的特性,对基础理论的研究有着重要意义,又对许多应用技术有着潜在的实用价值。SGC效应的存在需要苛刻的条件:两个相邻的上能级(或下能级
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自发辐射相干是自发辐射过程建立的一种原子相干,通常被称作SGC (Spontaneously Generated Coherence)。SGC效应可以让光和原子作用的量子过程发生改变,从而引起一系列不寻常的现象。对它的研究既有助于加深人们对物理过程的理解和改善量子系统的特性,对基础理论的研究有着重要意义,又对许多应用技术有着潜在的实用价值。SGC效应的存在需要苛刻的条件:两个相邻的上能级(或下能级)之间的能量间隔要足够小;同时两个跃迁偶极矩方向需非正交。在实际原子中很难找到这样的系统,因此绝大多数关于SGC效应的研究都停留在理论阶段。虽然有人提出了一些办法来回避SGC效应需要的条件,但也只是理论上的设想而没有得到实验的证实。本论文通过用激光产生相干来模拟SGC(自发辐射相干)的办法,在四能级Λ模型和四能级V模型结构中验证了SGC效应。主要工作分为两个部分:1.在理论上分析了SGC效应对四能级Λ系统的作用,发现SGC效应使得原子的吸收发生了明显的变化:通过改变强相干场的失谐,我们可以控制吸收光谱出现一个或两个透明窗口,而且在后一种情形,两个透明窗口的间距,以及两个透明窗口之间吸收峰的宽度和高度都受到强相干场失谐的影响。我们提出了一个可以在实际原子中找到,并且与上面存在SGC系统等价的四能级原子系统来避开SGC效应存在的苛刻条件,并在85Rb原子的能级中找到了合适的系统,以原子束为介质进行了实验观测。2.分析了四能级V模型系统中的SGC效应,发现它对系统的吸收特性有着极其明显的作用。当三能级V模型系统的一个上能级变成一对存在SGC效应的近简并能级后,系统的吸收光谱发生了显著的变化:不再是简单的EIT线形,而是依赖于两个近简并能级的间距和相干场拉比频率的关系。我们提出了一个既不需要SGC存在的苛刻条件,又可以在实际原子中找到的四能级系统。我们在85Rb原子的能级中找到了这个与存在SGC效应的四能级V模型系统等价的系统,并在铷原子束中观测到了所预测的现象。本论文的研究可以拓展人们对SGC效应的认识,同时推动有关的实验工作,促进与SGC效应有关的新技术的发展。
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