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基于光学方法的原子局域化的研究是激光物理学领域的一个重要前沿课题。光学方法能够提供较高的空间分辨率,在原子自由度的光学控制上有很多潜在的应用。比如激光冷却、玻色-爱因斯坦凝聚、光晶格局域原子、原子印刷术和运动质心波函数的测量。利用驻波场和原子相互作用,测量驻波场的相移或者原子偶极相移可以实现原子局域化。也可以利用原子位置与内部态间的纠缠及共振投影来局域原子。近年来,Autler-Townes谱(包括吸收谱和自发辐射谱)大量被用来研究原子的局域化。本文利用原子的吸收谱和共振荧光谱来研究运动三能级原子的局域化,并提出了两个新的原子局域化方案:
1.利用共振吸收局域三能级级联型原子。我们证明当三能级级联型原子通过驻波场时,通过探测场探测中间态的布居,在共振条件下原子局域化是可能的。在共振条件下,原子的局域峰出现在驻波场的波节处,在亚波长范围内原子的测量几率达到50%,而且峰很窄,局域的精度高。对于级联型原子,由于Autler-Townes分裂,原子的吸收在波节处和通常的二能级介质的吸收一样,而在波节外吸收被大大的抑制。这种模型和人型模型形成了鲜明的对比:由于波节外的电磁诱导透明和波节处测量场引起的初态布居损耗,在共振条件下A型原子局域化不可能发生。
2.利用用相干控制的共振荧光谱实现原子亚半波长局域化。我们呈现一个基于相位依赖相干效应的共振荧光的亚半波长原子局域化方案。考虑一个三能级A型原子,两个亚稳态足够的分离,以致在不同跃迁上的荧光谱不发生重叠。两个偶极允许的跃迁由一个驻波场和一个行波场驱动,一个偶极禁戒的跃迁由一个微波场耦合。荧光谱不仅依赖于位置,也依赖于三个场的相对相位。当相位改变、荧光光子被测量时,在亚半波长范围内得到50%的测量几率。这个方案和以前的基于Autler-Towes吸收谱和自发辐射谱一样有效。