二能级原子与双色光场作用的两步过程模型研究

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原子-光子相互作用是原子物理、光物理领域的一个基本问题。二能级原子与光场相互作用是最重要和最基本的模型。人们对二能级与单色光场研究的已经比较透彻,其中最典型的光谱现象是Mollow三峰。当二能级原子与双色光场相互作用时,将出现Mollow三峰结构不能解释的新物理现象,展示出复杂的动力学过程,如干涉诱导谱线相消,超窄谱线,Mollow三峰结构的两侧峰演化为宽平台等。  本文在理论上推导了被双色光场双重缀饰的二能级原子有解析解时的谱结构。这时原子与双色光场作用可以看作两步过程:裸原子首先与二能级原子跃迁频率最接近的第一束光场(频率为ω1)作用,产生单重缀饰态。单重缀饰态能级间的某一跃迁频率和第二束耦合光场频率ω2接近,这样单重缀饰态被第二束耦合光缀饰,由此产生双重缀饰原子。基于二能级缀饰理论和两步模型,详细推导了双重缀饰原子的能级解析表达式。理论上预测出吸收谱是由三组Mollow三峰结构(增益峰,色散峰和吸收峰,增益峰与吸收峰对称分布在色散峰的两侧),其色散峰中心位置分别为ω1,ω2和2ω1-ω2,并且三组三峰结构中,增益峰和吸收峰的间隔均相同。在实验上选取磁光阱中冷87Rb原子的52S1/2,F=2和52P3/2,F=3态作为两能级原子体系,冷却光和另一束耦合光场作为双色光场,由此测量了二能级原子与双色光场作用的吸收谱,实验结果基本吻合理论预期。
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