【摘 要】
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基于单个两能级原子与腔场互作用的J-C模型,可以研究腔场与原子系综的相互作用体系的动力学特点。一个开放的原子系综-腔场互作用体系,腔场与原子能级都可能是衰减的。对于腔
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基于单个两能级原子与腔场互作用的J-C模型,可以研究腔场与原子系综的相互作用体系的动力学特点。一个开放的原子系综-腔场互作用体系,腔场与原子能级都可能是衰减的。对于腔场衰减的补偿,同时有利于观测,人们外加一个经典驱动场与腔场相互作用。这样的腔场的辐射表现出依赖于原子-腔场耦合系数,原子、腔场、经典场之间的频率失谐,以及经典场作用强度等参数的特点。一般情况下,对原子及原子系综与腔场的互作用系统的研究,人们采取旋转波近似(Rotating-Wave-Approximation:RWA)的方法。在这个近似的条件下,体系的动力学能精确求解。但是旋转波近似将原子-场作用的高频“虚过程”忽略是有一定条件的,首先这种互作用需要比较弱。也就是说,对于任意的原子-场耦合强度的情况,不可以随意不考虑会导致高阶跃迁的所谓“虚过程”。本文就从腔场和两能级原子系综相互作用的非旋转波近似模型的哈密顿量出发,研究腔中场模的含时演化特性。在分析中,考虑了实际过程的不可避免的腔场衰减和原子系综的衰减,以及测量的需要,设置一个经典场对单模腔场的驱动。同时运用Laplace变换方法进行含时的场算符和原子算符的解析求解。对具有一种原子系综跃迁模式以及两种跃迁模式下的腔中光子辐射进行解析分析,讨论了腔模的稳态和含时结果对相互作用参量、频率失谐的依赖关系,以及制备体系为不同初态时的场算符的时间变化特点。结果表明,腔模的稳态由原子系综-腔场的相互作用,原子、腔模、经典场之间的频率失谐,以及腔模的衰减和原子系综衰减决定。当原子系综与腔场都制备在相干态初态时,腔模演化随时间的振荡最明显;当二者中有一个为相干态,另一个为粒子数态时,较二者都是粒子数态时振荡明显,这与相干态自身的特点是密切相关的。
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