三能级原子

摘要： 在非旋波近似下,对二项式态光场与V型三能级原子相互作用系统的布居几率和量子纠缠进行了精确求解。研究了二项式态光场参数η对原子布居几率和量子纠缠的影响,并讨论了初始时刻原子能级的叠加对量子纠缠的影响。结果表明:随着η的增大,原子布居几率塌缩回复的周期逐渐增大,当η较大时,布居几率塌缩区与回复区出现了混沌现象。此外,随着η的增大,量子纠缠演化的周期性逐渐消失,当原子初始时刻处于激发态时,纠缠初始阶段数值及演化平均值均逐渐增大;而当原子初始时刻处于叠加态时,初始阶段纠缠的数值会逐渐降低。原子布居几率以及光场与原子之间的纠缠演化曲线在非旋波近似下均呈现小锯齿状振荡。

摘要： 在非旋波近似下,对双模相干态光场与A型三能级原子相互作用系统的量子纠缠进行了精确求解,讨论了平均光子数及失谐量对量子纠缠演化的影响。数值计算结果表明:量子纠缠的周期随平均光子数的增大而增大;量子纠缠最大值随失谐的增大逐渐降低,且达到最大值所需时间逐渐增加;当失谐较大时,量子纠缠在较短时间内具有较好的周期性;随着平均光子数及失谐的增大,虚光子效应使量子纠缠演化曲线小锯齿状的振荡逐渐增强。

摘要： 讨论了理想和非理想情况下耦合腔阵列中两个最邻近的腔与Λ-型三能级原子非局域耦合系统中单光子的传输特性.运用准玻色子方法,精确地解出了开放系统中单光子的透射率.Λ-型三能级原子与耦合腔阵列非局域耦合系统具有更多的优点,如:该系统比其他系统调控光子传输特性的可调控参数更多;单光子在该系统中传输的透射谱有三个透射峰.此外,该系统还具有自身的特点,当拉比频率?取值给定之后,改变原子与其中一个腔的耦合强度时,光子的透射谱有一个透射率始终为1的定点,该点对应的光子频率为ωc??.在非理想情况下,系统耗散对光子的透射谱有着很大的影响.当只考虑原子耗散时,耗散使得光子透射谱的谷值增大,而峰值不变;当只考虑腔场耗散时,光子透射谱的峰值减小,而谷值不变.另外,随着腔场耗散率和腔的个数的增多,光子透射谱的峰值逐渐减小,但谷值始终不变.对比原子耗散和腔场耗散的情况可以发现,原子耗散使得光子不能被完全反射,而腔场耗散使得光子不能被完全透射.当同时考虑原子和腔场耗散时,光子透射谱谷值的大小不但会受原子耗散率大小的影响,也受腔场耗散率大小的影响,随着腔场耗散率的增大,谷值反而减小;而光子透射谱的峰值始终只受腔场耗散率大小和腔的个数的影响,与原子耗散率取值的大小无关.%In this paper, we discuss the transport properties of a single photon, which is in a coupled cavity array system where the two nearest cavities nonlocally couple to a Λ-type three-level atom, under the condition of ideal and dissipation, respectively. By employing the quasi-boson picture, the transmission amplitude of the single photon in an open system is investigated analytically. The system where the coupled cavity array nonlocally couples with the three-level atom demonstrates several advantages. Compared with other systems, this system has many parameters to manipulate the single photon transport properties. Moreover, the system of the coupled cavity array that nonlocally couples with the three-level atom may have a wider range of application because the single photon transmission spectrum in this system has three peaks. Furthermore, it has characteristics of its own. At the same value of Rabi frequency ?, changing the coupling strength between the atom and one cavity of the coupled cavity array shows that there exists an fixed point where the transmission rate is always 1, and the point is corresponding to the frequency of the photon ωc??. In the nonideal case, it is shown that the dissipations of the cavity and the atom affect distinctively the transmission of photons in the coupled cavity arrays. When considering only the dissipation of the atom, the atomic dissipation increases the dips of the single photon transport spectrum, while the peaks have no observable changes. When considering only the dissipation of the cavity, the peaks of the single photon transmission amplitude are diminished deeply, while the cavity dissipation does not have any effect on the dips. In addition, with both the cavity dissipation rate and the number of the cavity increasing, the photon transmission spectrum peaks decrease. A comparison of the dissipative cavity case with the dissipative atom case shows that the incomplete reflect near the peak is mostly caused by the cavity dissipation, and that the incomplete reflect near the dip is mostly caused by the three-level atom dissipation. Specifically, when considering both the atom and the cavity dissipation at the same time, the dips of the single photon transport spectrum are affected by both the atomic and the cavity dissipation. Instead, with the cavity dissipation rate increasing, the photon transmission spectrum dips are reduced. But for the peaks of the single photon transport spectrum, the dips are always determined by the cavity dissipation rate and the number of the cavity, while the atomic dissipation has no significant influence on them.

摘要： 两比特量子交换门是十分重要的逻辑门.若采用组合方式构造三个两比特受控相位门和六个 Hadamard 门才能实现交换逻辑门的功能.该文提出直接一步构造量子交换门的方案,可以减少逻辑门的操作个数,既节省资源又降低实验难度.而且整个操作过中原子都不会被激发到激发态上,因此不受原子自发辐射影响.

摘要： 利用全量子化理论,在非旋波近似下对双模相干态光场与级联型三能级原子相互作用的量子纠缠进行了精确求解.讨论了初始时刻原子能级的叠加和平均光子数对量子纠缠演化的影响.数值计算结果表明:初始时刻原子处于单一能级时,量子纠缠演化曲线的周期随着平均光子数的增加逐渐变大;初始时刻原子能级的叠加导致初始阶段纠缠度显著降低,纠缠达到最大值的时间随着平均光子数的增大逐渐变长,且初始时刻原子能级的叠加使得量子纠缠的周期性消失;无论初始时刻原子能级处于哪种能级的叠加态,随着平均光子数的增大,由虚光子效应引起的小锯齿状的振荡逐渐增强.

摘要： 研究了Ξ型三能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体单模光场系统中双模原子激光的压缩性质。结果表明：双模原子激光能被周期性压缩，并且具有量子Rabi振荡和崩塌-回复现象两种形式的振荡。最大压缩深度和崩塌-回复振荡频率主要依赖于光场与原子间相互作用强度，量子Rabi振荡频率主要由光场圆频率决定。%The squeezing properties of the two-mode atom laser in a system of Ξ-type three-level atomic Bose-Einstein con-densate interacting with single-mode squeezed coherent light field are studied. The results show that the two-mode atom laser can be squeezed periodically, and has two types of oscillations: quantum Rabi oscillation and collapse-revival oscillation. The maximum depth of squeezing and the collapse-revival frequency of the atom laser depend greatly on the interaction intensity between the light field and atoms, and the quantum Rabi frequency is largely determined by the frequency of the light field.

摘要： 研究了两个全同V型三能级原子在独立库中纠缠的可提纯性问题。在退相位通道中利用超算符求解出系统的时间演化密度矩阵，在特定的初态条件下得到了系统的负本征值。用负度和重排密度矩阵的迹范数量度了系统可提纯性的演化规律。结果表明：可提纯性保持的时间受参数α的影响，α越大，可提纯性保持的时间就越长，但纠缠的可提纯性还是会衰减并最终消失；对于负度不可量度的情况，使用重排密度矩阵的迹范数进一步加以研究，分析了整个范围内的时间演化规律，绘出了其演化曲线，并作了相应的物理解释；得到了在退相位通道中可提纯性会出现猝死的结论。%By studying the distillability of entanglement in qutrit-qutrit systems, each of whixh is inter acted with its separable reservoir. By using the superoperator method, the time evolution of the density matrix of system is solve in the dephasing noise. Under the condition of special initial states, the negative eigenvalues of the system is obtained. The evolution regulation of distillability is measured by negativity and the trace norm of realigning density matrix. The result shows that the distillability is affected by the parameterα. The long preserving time corresponds with the biggerα value, but the distillability of entanglement still decays and disappears finally. In the situation when negativity is not suitable to measure distillability, we use the trace norm of realigning density matrix to reach distillability in a step, get the time evolution regulation in the total regime. The evolution curves can be drawn, and the corresponding physical explanation is given. The conclusion of distillability sudden death in dephasing noise is testified in this paper.

摘要： 本文提出了利用Λ型三能级原子与双模腔场Raman 相互作用制备原子纠缠态方案,通过Raman 绝热近似将激发态绝热消去,从而直接消除了原子自发辐射对系统的影响。该方案对应零光子过程,因而不会受到腔衰减和热光子的影响，基于这些我们的方案更加容易在实验上实现。通过该方案我们制备了原子和腔场的GHZ 态,两原子的EPR 态,三原子的W 态，此方案还可以推广到N 个原子纠缠态的制备。

摘要： 本文研究准一维类梳类光子晶体中的原子的自发辐射.用三能级模型描述原子的激发态,准一维类梳状光子晶体的能带已经求出,在旋波近似下求解薛定格方程,得到其态随时间演变的方程组,求得其辐射场的一般表示式,发现在一维光子晶体中其辐射场与三维光子晶体中的辐射场在较大的差别.

摘要： 本文研究准一维类梳类光子晶体中的原子的自发辐射.用三能级模型描述原子的激发态,准一维类梳状光子晶体的能带已经求出,在旋波近似下求解薛定格方程,得到其态随时间演变的方程组,求得其辐射场的一般表示式,发现在一维光子晶体中其辐射场与三维光子晶体中的辐射场在较大的差别.

摘要： 本文研究准一维类梳类光子晶体中的原子的自发辐射.用三能级模型描述原子的激发态,准一维类梳状光子晶体的能带已经求出,在旋波近似下求解薛定格方程,得到其态随时间演变的方程组,求得其辐射场的一般表示式,发现在一维光子晶体中其辐射场与三维光子晶体中的辐射场在较大的差别.

摘要： 本发明公开了可创建三能级系统量子比特任意叠加态的光脉冲生成方法，采用不变量理论逆向求解三能级系统的含时薛定谔方程，构建能产生量子比特任意叠加态的一组双色光脉冲的场强信息，使用任意波发生器和声光调制器，生成双色光脉冲，双色光脉冲场强中的额外自由度被用来最优化脉冲的形状，使之对系统中存在的频率失谐量呈现出鲁棒性，对系统中存在的背景离子的非共振激发足够小，从而在短作用时间内以保真度创建量子比特的任意叠加态；本发明产生的光脉冲可以在4μs的作用时间内生成一个量子比特的任意叠加态，在±340kHz的频率失谐量范围内的保真度不低于99.5％，对背景离子的非共振激发不超过2％。

摘要： 本发明涉及激光领域中降低激光振荡阈值的实现方法，尤其涉及降低准三能级或三能级激光增益介质激光振荡阈值的实现方法。本发明提出两组不同波长激光器作为泵浦源同时泵浦准三能级或三能级激光增益介质，一个波长作为正常泵浦源泵浦基态粒子到激发态；另一个泵浦光再激发并减少接近基态的产生激光的下能级上粒子数，从而降低另一波长作为泵浦源的阈值并提高激光器的效率。故，本发明的方法从本质上解决了常用方法通过降低激光增益介质的温度来降低泵浦光阈值，其的超低温度需要体积十分庞大致冷系统，使用并不方便的技术难题。

摘要： 本发明涉及一种准三能级激光器波长控制方法，在单个谐振腔中放置两块或两块以上的激光晶体(晶体的基质和激活粒子的种类，以及激活粒子掺杂浓度可以相同，也可以不同)作为增益介质构建准三能级激光器。将几束功率可独立控制的泵浦光分别注入几块激光晶体，以控制每一块晶体内的布居数反转比例因子β。由于每一块晶体与其它任意一块晶体互为受激辐射器和激光放大器，因此整个激光系统的组合净增益截面光谱是每一块激光晶体的净增益截面光谱的线性叠加。通过多参数调控，最终可实现组合净增益截面光谱的峰值波长的精细调控，进而实现准三能级激光器输出激光波长的精密控制。

摘要： 本发明公开一种带有V型腔的全固态准三能级228.5nm脉冲激光器，沿光路方向依次包括：半导体激光器、耦合光学系统、V型腔及非线性晶体；其中：所述V型腔包括：第一分臂、第二分臂、第一分臂与第二分臂相交处的镜片M；所述第一分臂依次设有激光晶体和声光调Q器；所述第二分臂依次设有镜片M2和LBO倍频晶体；所述半导体激光器发出泵浦光，经所述耦合光学系统进行整形；入射到激光晶体的M1面产生光谱线；所述光谱线在所述V型腔内得到二倍频脉冲激光；所述二倍频脉冲激光经所述非线性晶体输出获得228.5nm脉冲激光。该激光器可提高基频光输出功率及其二倍频和四倍频的效率。

摘要： 本发明公开了一种基于V型腔和环形腔结构的全固态准三能级228.5nm激光器，该激光器沿光路方向依次包括：泵浦源、第一耦合光学系统、V型腔以及环形腔；其中：所述V型腔包括：第一分臂、第二分臂以及第一分臂与第二分臂相交处的镜片M；所述第一分臂上设有激光晶体；所述第二分臂上依次设有镜片M2和LBO倍频晶体。该激光器利用V型腔对基频光进行腔内二倍频，提高了基频光的功率密度和倍频效率，同时利用环形腔对二倍频光进行腔内谐振四倍频，提高了二倍频光在倍频晶体内的功率密度和倍频效率，同时环形腔为行波腔，利于单频激光在腔内谐振提高了倍频效率，最终获得了高功率228.5nm深紫外激光。

摘要： 本发明提供一种用于单源多能成像系统的三能级线阵探测器，沿入射方向自上而下包括第一闪烁体层、第一光电二极管阵列层、第二闪烁体层、第二光电二极管阵列层、第三闪烁体层及第三光电二极管阵列层，X射线入射至第一闪烁体层并依次经过第二闪烁体层及第三闪烁体层，不同能量的X射线被对应的闪烁体层吸收并转换为可见光；其中，第一闪烁体层的厚度＜第二闪烁体层的厚度＜第三闪烁体层的厚度；第一闪烁体层的密度＜第二闪烁体层的密度＜第三闪烁体层的密度；第一闪烁体层的衰减长度＞第二闪烁体层的衰减长度＞第三闪烁体层的衰减长度。本发明可以精细、精准地区分物质属性，尤其适用于辨别区分较厚以及有效原子序数相近的物质。

摘要： 本实用新型公开了一种基于V型腔和环形腔结构的全固态准三能级228.5nm激光器，该激光器沿光路方向依次包括：泵浦源、第一耦合光学系统、V型腔以及环形腔；其中：所述V型腔包括：第一分臂、第二分臂以及第一分臂与第二分臂相交处的镜片M；所述第一分臂上设有激光晶体；所述第二分臂上依次设有镜片M2和LBO倍频晶体。该激光器利用V型腔对基频光进行腔内二倍频，提高了基频光的功率密度和倍频效率，同时利用环形腔对二倍频光进行腔内谐振四倍频，提高了二倍频光在倍频晶体内的功率密度和倍频效率，同时环形腔为行波腔，利于单频激光在腔内谐振提高了倍频效率，最终获得了高功率228.5nm深紫外激光。

摘要： 本实用新型公开一种带有V型腔的全固态准三能级228.5nm脉冲激光器，沿光路方向依次包括：半导体激光器、耦合光学系统、V型腔及非线性晶体；其中：所述V型腔包括：第一分臂、第二分臂、第一分臂与第二分臂相交处的镜片M；所述第一分臂依次设有激光晶体和声光调Q器；所述第二分臂依次设有镜片M2和LBO倍频晶体；所述半导体激光器发出泵浦光，经所述耦合光学系统进行整形；入射到激光晶体的M1面产生光谱线；所述光谱线在所述V型腔内得到二倍频脉冲激光；所述二倍频脉冲激光经所述非线性晶体输出获得228.5nm脉冲激光。该激光器可提高基频光输出功率及其二倍频和四倍频的效率。

摘要： 本实用新型公开了一种演示三能级激光器工作原理的实验系统，实验系统包括：电磁跳球矩阵组，仪器箱体和激光显示系统。本实用新型的优点在于通过一种演示三能级激光器工作原理的实验系统模拟了电子跃迁和受激辐射的过程，仪器操作简单，形象地演示了三能级激光器工作原理，变微观为宏观，化抽象为形象，激发学生的学习兴趣，加深了学生对三能级激光器工作原理的理解，引起学生的学习欲望，培养学生科学实验素养，有效地培养学生的观察能力和实践动手能力。

摘要： 本发明提出一种三能级原子在多层拓扑绝缘体结构中的自发辐射计算方法，包括：第一步：建立多层拓扑绝缘体结构的模型；第二步：确定拓扑绝缘体的电磁特性；第三步：确定电磁波在分界面上的边界条件；第四步：利用边界条件求得多层拓扑绝缘体的传输矩阵；第五步：求得多层拓扑绝缘体结构的反射系数；第六步：求出三能级原子位于多层拓扑绝缘体结构中的自发辐射率表达式。本发明能够准确分析位于多层拓扑绝缘体结构附近及其构成的腔中的三能级原子自发辐射率和量子干涉强度，准确定位各种参数和多层拓扑绝缘体材料对自发辐射和量子干涉的影响和根本原因，进而用以调控原子自发辐射和量子干涉。