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基于瞬态相干控制和绝热通道实现布居转移控制的研究

作　者: 张振华
导　师: 李春芳
学　校: 上海大学
专　业: 无线电物理
关键词: 布居转移 量子干涉 瞬态相干控制技术 受激拉曼绝热通道技术 啁啾绝热通道技术
分类号: O431.2
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


量子相干控制是近年来量子光学领域的一个研究热点，指通过一个或多个相干激光场来控制处于某一初始状态的原子或分子系统的动力学行为。目前，瞬态相干控制技术、受激拉曼绝热通道技术以及啁啾绝热通道技术是实现原子或分子系统中特定量子态之间布居转移控制的诸多方案中应用广泛的三种方法。本论文结合上述几种方案的优点，提出多个新的实现选择性布居转移控制以及产生量子态任意叠加的有效方案，主要的研究成果如下：一、利用反直觉顺序pump-Stokes啁啾脉冲对作用于具有相等布居分布双重初态梯型四能级系统，当脉冲频谱宽度小于双重初态之间能级间隔的十分之一时，结合受激拉曼绝热通道技术和啁啾绝热通道技术，实现布居从任一初态选择性转移至目标态。此外，利用pump脉冲对和Stokes脉冲作用于系统，结合受激拉曼绝热通道技术和瞬态相干控制技术，显著提高了实现布居转移操控的频率空间选择性分辨率。二、利用反直觉顺序pump-Stokes啁啾脉冲对作用于具有相等布居分布双重初态以及双重目标态的Λ型五能级系统，当脉冲频谱宽度小于双重初态之间以及双重目标态之间能级间隔的十分之一时，基于受激拉曼绝热通道技术和啁啾绝热通道技术，实现布居从任一初态选择性转移至任一目标态。三、利用光学延迟线产生的反直觉顺序pump-Stokes脉冲串作用于具有近简并分布双重目标态的Λ型四能级系统，实现布居从初态选择性完全转移至任一目标态，并且基于瞬态量子干涉相长或相消以及相干叠加或泯灭效应，将传统受激拉曼绝热通道技术实现相干布居转移操控的频率空间选择性分辨率显著提高多个量级。其次，通过适当改变脉冲串的重复周期和脉冲频率失谐可以产生双重目标态之间的任意叠加。另外，利用“4f脉冲整形系统”通过正弦相位调制产生的脉冲串作用于系统，同样显著增强了布居转移频率空间选择性分辨率。四、利用单个啁啾脉冲作用于具有双重激发态的Λ型四能级系统，当脉冲频谱宽度小于双重激发态之间以及两基态之间能级间隔的十分之一时，基于啁啾绝热通道技术，实现布居从初态选择性完全转移至任一目标态（激发态或基态）。此外，通过适当调节脉冲啁啾速率和频率失谐，可以产生三个目标能级中任意两个能级之间的任意叠加。本论文所取得的成果为进一步研究布居转移控制提供多种有效方案，并且在量子信息处理、化学反应控制以及激光冷却等领域具有潜在应用。

全文目录


摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
目录  10-12
第一章 绪论  12-34
  1.1 课题来源  12
  1.2 课题研究的目的和意义  12
  1.3 国内外研究概况  12-21
    1.3.1 瞬态相干控制技术  13
    1.3.2 受激拉曼绝热通道技术  13-17
    1.3.3 啁啾绝热通道技术  17-18
    1.3.4 结合多种方案实现布居转移控制  18-21
  1.4 本论文的主要研究内容  21-23
  1.5 参考文献  23-34
第二章 具有相等布居分布双重初态能级系统选择性布居转移  34-47
  2.1 理论模型  34-37
  2.2 利用 pump-Stokes 啁啾脉冲对实现选择性布居转移  37-41
    2.2.1 系统各能级布居随时间的演化规律  37-38
    2.2.2 啁啾速率对布居转移效率的影响  38-40
    2.2.3 双重初态能级间隔对布居转移效率的影响  40-41
  2.3 利用 pump 脉冲对和 Stokes 脉冲实现布居转移频率空间选择性分辨率增强  41-44
  2.4 本章小结  44
  2.5 参考文献  44-47
第三章 具有相等布居分布双重初态和双重目标态能级系统选择性布居转移  47-57
  3.1 理论模型  47-50
  3.2 系统各能级布居随时间的演化规律  50-51
  3.3 系统各参数对布居转移效率的影响  51-55
  3.4 本章小结  55
  3.5 参考文献  55-57
第四章 利用脉冲串增强受激拉曼绝热通道实现布居转移的选择性和高效性  57-73
  4.1 理论模型  57-60
  4.2 光学延迟线产生脉冲串作用于系统  60-64
    4.2.1 系统各能级布居随时间的演化规律  60-62
    4.2.2 与传统方案实现布居转移的频率空间选择性对比  62-64
  4.3 基于“4f 脉冲整形系统”通过正弦相位调制形成脉冲串作用于系统  64-68
    4.3.1 “4f 脉冲整形系统”概述  65-66
    4.3.2 系统各能级布居随时间的演化规律  66-68
  4.4 本章小结  68-69
  4.5 参考文献  69-73
第五章 利用单个啁啾脉冲实现布居转移和量子态的任意叠加  73-86
  5.1 理论模型  74-76
  5.2 系统各能级布居随时间的演化规律  76-77
  5.3 系统本征值随时间的演化规律  77-79
  5.4 系统各参数对布居转移效率的影响及调节参数产生量子态的任意叠加  79-83
  5.5 本章小结  83
  5.6 参考文献  83-86
第六章 总结与展望  86-89
  6.1 总结  86-87
  6.2 展望  87-89
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文  89-90
作者在攻读博士学位期间参加的会议  90-91
作者在攻读博士学位期间参与的项目  91-92
致谢  92

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 光本性的理论 > 量子光学
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