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原子与光场的相互作用是量子光学中十分重要的研究课题,光场与原子相互作用的规律及非经典效应是研究的重要内容。本文主要研究了二项式光场与几种典型原子系统相互作用过程的量子特性。论文主要内容包括以下几个方面:
(1)简述了量子熵与量子纠缠的基本理论和光场的非经典效应;介绍了二项式光场和内禀退相干。
(2)研究了二项式光场与人型三能级原子相互作用过程中,光场的量子特性。讨论了人型三能级原子初始状态和二项式光场系数对光场压缩和二阶相干度特性的影响。结果表明二项式光场与^型三能级原子作用时,光场在一定条件下将处于压缩态,且可呈现出持续的反聚束特性。
(3)利用全量子理论,研究了Tavis-Cummings模型中运动双原子与二项式光场相互作用的场熵演化特性,讨论了不同初始状态下原子的运动速度、二项式光场系数对场熵的影响。结果表明:使二项式光场处于中间态,并选择较小的原子运动速度时,二项式光场与原子可以保持更高程度和更长时间的纠缠。
(4)在Milbum内禀退相干模型下,研究了二项式光场与二能级原子相互作用系统中原子的布居数反转,分析了内禀退相干,二项式光场系数和场的最大光子数对原子布居数反转的影响。结果表明,存在内禀退相干时,原子布居数反转出现明显的崩塌一回复现象,并且随着内禀退相干因子的减小,衰减加剧。
(5)通过求解系统的Milbum方程,研究了二项式光场与二能级原子相互作用系统中的场熵演化特性,讨论了内禀退相干、二项式光场系数和场的最大光子数对场熵演化的影响。结果表明,存在内禀退相干时,场与原子仍能纠缠,当内禀退相干因子不变时,二项式光场从相干态过渡到中间态,直至数态过程中,场熵值减小,场与原子的纠缠减弱。