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基于全球导航卫星系统应用的光频原子钟发展现状与可用性分析
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作者 宋冰冰 陈江 +1 位作者 廉吉庆 刘志栋 《真空与低温》 2024年第6期664-679,共16页
随着光频原子钟技术迅速发展,光频原子钟不确定度已超越微波原子钟性能4~5个数量级,达到了10^(−19)数量级,在可靠性和小型化方面也不断提升,使得未来全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)搭载光频原子钟成为可能... 随着光频原子钟技术迅速发展,光频原子钟不确定度已超越微波原子钟性能4~5个数量级,达到了10^(−19)数量级,在可靠性和小型化方面也不断提升,使得未来全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)搭载光频原子钟成为可能。介绍了几种GNSS光频原子钟的工作原理及国内外的研究进展,从稳定度、集成度及影响稳定度的因素等方面总结了几种光频原子钟的性能,并将四种光学时钟(离子光钟、光晶格钟、双光子跃迁光频原子钟、基于碘调制转移谱光频原子钟)与目前GNSS上搭载的四大导航系统进行比较,讨论了光频原子钟的应用潜力,并提出了各光频原子钟的发展建议。针对提升离子光钟和光晶格钟可靠性的需求,提出了通过提高激光器和超稳腔的稳定性、降低核心器件环境敏感性的建议。针对提升原子束光频原子钟稳定性的需求,提出了提高原子束利用率、进一步迭代实验等方案。针对提升双光子跃迁光频原子钟和调制转移谱光频原子钟的长期稳定性的需求,提出了结合真空技术及人工智能降低频率漂移率的解决方案。 展开更多
关键词 全球导航卫星系统 光频原子钟 原子束 双光子跃迁 调制转移谱
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基于分子干涉函数的光子-原子相干散射截面计算方法研究
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作者 徐宁 祖铁军 +1 位作者 曹良志 吴宏春 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期573-580,共8页
X射线衍射在物质结构分析和材料无损检测领域有着广泛的应用,其基本物理原理为光子与物质发生的相干散射。传统的相干散射截面计算方法基于独立原子形状因子近似方法,忽略了光子动量转移较小时与原子发生相互作用时的分子干涉效应,影响... X射线衍射在物质结构分析和材料无损检测领域有着广泛的应用,其基本物理原理为光子与物质发生的相干散射。传统的相干散射截面计算方法基于独立原子形状因子近似方法,忽略了光子动量转移较小时与原子发生相互作用时的分子干涉效应,影响相干散射截面的计算精度。因此,为了获得光子动量转移较小时精确的相干散射截面,本文在核数据处理程序NECP-Atlas中对基于分子干涉函数的光子-原子相干散射截面计算方法进行研究,利用分子动力学模拟方法计算分子干涉函数,对蒙特卡罗程序使用的ACE格式数据库中的原子形状因子进行修正,并给出了模拟得到的水分子和乙醇分子的分子干涉函数,对基于独立原子形状因子近似方法和考虑分子干涉效应计算得到的水和乙醇的散射成像结果进行了对比分析。数值结果显示:基于分子动力学模拟得到的分子干涉函数计算得到的水的散射成像结果与文献结果吻合较好;同时,当光子动量转移较小时,分子干涉效应对相干散射的次级光子角度分布有着显著影响。本文建立的光子-原子相干散射截面计算方法可显著提高光子动量转移较小时的相干散射次级光子角度分布计算精度,可为X射线衍射模拟提供数据基础。 展开更多
关键词 核数据处理 光子 相干散射 原子形状因子 分子干涉效应 NECP-Atlas
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The Strange Relationship between the Momentum of a Photon Emitted from an Electron and the Momentum Acquired by the Electron
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作者 Koshun Suto 《Journal of Applied Mathematics and Physics》 2024年第7期2652-2664,共13页
In quantum mechanics, the energy of a hydrogen atom is minimized when the principal quantum number n is 1. However, the author has previously pointed out that the hydrogen atom has a state where n=0. An electron in th... In quantum mechanics, the energy of a hydrogen atom is minimized when the principal quantum number n is 1. However, the author has previously pointed out that the hydrogen atom has a state where n=0. An electron in the state where n=0has zero rest mass energy. However, a hydrogen atom has an energy level even lower than the n=0state. This is hard to accept from the standpoint of common sense. Thus, the author has previously pointed out that an electron at the energy level where n=0has zero energy because the positive energy mec2and negative energy −mec2cancel each other out. This paper elucidates the strange relationship between the momentum of a photon emitted when a hydrogen atom is formed by an electron with such characteristics, and the momentum acquired by the electron. 展开更多
关键词 Einstein’s Energy-Momentum Relationship Energy-Momentum Relationship in a Hydrogen Atom Momentum of a Photon Momentum of a Electron Negative Energy Specific to the Electron Dark Matter
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基于国际原子能机构277和381报告对直线加速器双模式光子线和电子线输出量校准研究
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作者 景周 陈幼芬 +3 位作者 程杭 蔡佳彬 张磊 康德华 《中国医学装备》 2024年第1期29-33,共5页
目的:基于国际原子能机构(IAEA)TRS 277和TRS 381《高能电子束和光子束中使用平行电离室的国际剂量测定操作规范》报告,校准加速器配置的不同档能量射线水中的吸收剂量,确保临床放疗中直线加速器输出剂量的精确性。方法:采用Elekta Infi... 目的:基于国际原子能机构(IAEA)TRS 277和TRS 381《高能电子束和光子束中使用平行电离室的国际剂量测定操作规范》报告,校准加速器配置的不同档能量射线水中的吸收剂量,确保临床放疗中直线加速器输出剂量的精确性。方法:采用Elekta Infinity直线加速器,光子线能量6 MV分别为均整(FF)模式和非均整(FFF)模式;电子线能量分别为4、6、8、10、12和15 MeV。根据IAEATRS277和TRS381报告,使用PTW剂量仪、PTW30013指型电离室和PTW34001平行板电离室分别进行光子线和电子线水中输出剂量的校准,对各步骤的误差进行分析,对比采用不同标准对直线加速器的输出量水中校准的准确性。结果:6 MV的FF模式和FFF模式光子线在水中最大剂量点处的输出量分别为1.003和1.008 cGy/MU;4、6、8、10、12和15 MeV的电子线每档能量在水中最大剂量点处的输出量分别为1.003、1.002、0.998、0.999、1.000和1.003 cGy/MU。每档能量的射线在水中最大剂量点处的输出量校准为1 MU对应1 cCy,误差<1%。结论:根据IAEA TRS277号和TRS381号报告对直线加速器的输出剂量在水中进行校准,可以保证直线加速器的输出剂量的准确性。 展开更多
关键词 输出量校准 国际原子能机构(IAEA)TRS277和TRS381报告 电子线 光子线 均整模式 非均整模式
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冷原子量子真空测量设备小型化研究进展综述
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作者 成永军 董猛 +2 位作者 孙雯君 吴翔民 张亚飞 《宇航计测技术》 CSCD 2023年第6期17-24,共8页
量子真空测量是未来真空计量技术的重要发展方向,其基于物质的本征物理性质开展,具有无需校准、对真空环境扰动小、精度高等特点。目前,实验室规模的冷原子量子真空测量设备已经表现出了优秀的性能,科学家们正在努力推进量子传感器的实... 量子真空测量是未来真空计量技术的重要发展方向,其基于物质的本征物理性质开展,具有无需校准、对真空环境扰动小、精度高等特点。目前,实验室规模的冷原子量子真空测量设备已经表现出了优秀的性能,科学家们正在努力推进量子传感器的实际应用,这意味着冷原子量子真空测量设备必须从实验室规模的大型平台转变为紧凑的小型化量子传感器。这要求小型化冷原子量子传感器同时具有很小的体积,以及在极端动态条件下优秀的工作性能。在本文中,介绍了冷原子量子传感器小型化的最新进展,重点关注了原子冷却所需的关键元件,包括激光系统、原子源、磁光阱和线圈等。讨论了各元件的小型化方案以及对传感器性能的影响,并对冷原子量子真空传感器的发展进行了展望。 展开更多
关键词 冷原子 真空测量 小型化 光子集成电路 光栅磁光阱
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用于铯原子里德伯态激发的509nm波长脉冲激光系统
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作者 刘瑶 何军 +4 位作者 苏楠 蔡婷 刘智慧 刁文婷 王军民 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期38-43,共6页
介绍了一种用于里德伯原子激发的纳秒脉冲激光系统.实验利用两个kHz线宽的1018 nm连续激光器作为种子源,通过两个20GHz带宽的光纤调制器产生时间分离的脉冲激光;脉冲激光经掺镱光纤放大器后输出峰值功率约4600 W,单次穿过PPLN(周期极化... 介绍了一种用于里德伯原子激发的纳秒脉冲激光系统.实验利用两个kHz线宽的1018 nm连续激光器作为种子源,通过两个20GHz带宽的光纤调制器产生时间分离的脉冲激光;脉冲激光经掺镱光纤放大器后输出峰值功率约4600 W,单次穿过PPLN(周期极化铌酸锂)晶体倍频获得509 nm脉冲激光,典型脉冲激光峰值功率约173W.该激光系统单路输出脉冲重复频率在300 kHz-100 MHz范围连续可调,脉宽在1-100 ns范围连续可调.该509 nm激光在聚焦条件下可以实现GHz带宽的铯原子里德伯态激发. 展开更多
关键词 里德伯原子 脉冲激光器 非线性频率转换 单光子源
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非对称单巨原子腔阵列波导QED系统中的单光子散射
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作者 余梦婷 贾文志 《四川师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2023年第6期761-765,共5页
研究单巨原子腔阵列波导量子电动力学(quantum electrodynamics,QED)系统在不对称耦合情形下的单光子散射态.在实空间中推导出系统散射振幅的解析解,并据此分析巨原子通过2个耦合点与波导非对称耦合时,耦合的不对称度和耦合点间距等因... 研究单巨原子腔阵列波导量子电动力学(quantum electrodynamics,QED)系统在不对称耦合情形下的单光子散射态.在实空间中推导出系统散射振幅的解析解,并据此分析巨原子通过2个耦合点与波导非对称耦合时,耦合的不对称度和耦合点间距等因素对单光子散射谱的影响.发现,如果巨原子2个耦合点非对称度较大,这时无论耦合点间距大小,系统的散射谱均与小原子类似;而如果非对称度较小且耦合点间距较大时,由于巨原子的非偶极效应的影响,散射谱会出现与小原子截然不同的线型. 展开更多
关键词 波导QED 巨原子 单光子散射 非对称耦合
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基于铷原子双光子跃迁的原子谱线展宽机制教学演示
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作者 王铿淇 郭进先 《物理与工程》 2023年第2期119-125,共7页
测量原子光谱是揭示微观粒子微观结构与运动规律的重要手段,因而从本科到研究生阶段都会涉及到相关领域的教学,特别是光谱的相关教学。然而,由多普勒效应等引起的非均匀展宽及原子碰撞等引起的均匀展宽极大限制了谱线的分辨精度。在科... 测量原子光谱是揭示微观粒子微观结构与运动规律的重要手段,因而从本科到研究生阶段都会涉及到相关领域的教学,特别是光谱的相关教学。然而,由多普勒效应等引起的非均匀展宽及原子碰撞等引起的均匀展宽极大限制了谱线的分辨精度。在科学技术的发展中,为了获得更高的分辨精度,消除原子谱线的展宽成为重点研究方向。而在相关教学方面,碱金属原子体系由于其优异的能级特性,成为了研究展宽机制的有效途径。而在目前的本科教学中,缺乏除对多普勒展宽以外的多种原子谱线展宽机制的演示。因此,本文利用铷原子5S_(1/2)→5P_(3/2)→5D_(5/2)双光子跃迁谱线,测量改变激光功率、原子池温度等条件下引起的原子谱线半宽变化,验证双光子跃迁的同时,重点演示了原子谱线展宽的机制以及谱线半宽的测量方法。通过本实验,本科生一方面可以掌握原子谱线展宽与双光子跃迁的相关知识,以更深刻地理解了理论知识的内涵,另一方面通过自主搭建实验仪器锻炼了本科生的动手能力,对提升物理专业本科学生的素养尤为重要。本文所展示的实验装置简单,易于搭建,适合课堂演示和实验教学。 展开更多
关键词 原子谱线展宽 双光子跃迁 铷原子 多普勒效应 压力展宽 功率展宽
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双光子共振激发的里德堡原子数目估计
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作者 安强 刘成敬 +3 位作者 杨凯 姚佳伟 武博 林沂 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期55-62,共8页
现有量子微波测量系统中,碱金属原子气室是其核心物理组件。目前,原子气室的检测性能参数主要包括气室玻壳折射率、透光率及内部原子配比、密度等,不能直接体现出气室内被激发的里德堡原子数目,不利于装置整体性能的表征和优化。根据理... 现有量子微波测量系统中,碱金属原子气室是其核心物理组件。目前,原子气室的检测性能参数主要包括气室玻壳折射率、透光率及内部原子配比、密度等,不能直接体现出气室内被激发的里德堡原子数目,不利于装置整体性能的表征和优化。根据理想气体状态方程,综合里德堡阻塞效应、气体原子分布等因素,建立了双光子共振激发的里德堡原子数目理论计算模型,提出了基于最优化电磁诱导透明光谱的里德堡原子数目估计方法,并采用两种不同形状铯原子气室进行实验估算,其结果与理论计算结果基本一致。 展开更多
关键词 里德堡原子数目 电磁诱导透明 原子气室 双光子共振 量子微波测量
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腔量子电动力学与量子信息过程 被引量:8
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作者 耿涛 李刚 +1 位作者 王军民 张天才 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期719-724,共6页
本文简要介绍了实现量子信息的几种可能方案,特别是腔QED方案的背景、特点、主要困难和目前的进展,同时介绍了山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室在这方面的实验进展。
关键词 量子信息 腔量子电动力学 单原子 单光子
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类克尔介质中Λ型三能级原子的光子统计分布特性 被引量:4
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作者 刘金明 傅淑英 +1 位作者 聂义友 刘三秋 《江西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 1998年第2期167-171,共5页
该文研究了类克尔介质腔内光场与三能级原子相互作用时,场模光子的统计分布特性,讨论了类克尔介质及初始光子数对光子统计分布的影响.
关键词 类克尔介质 Λ型三能级原子 光子统计分布
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耦合双原子Jaynes-Cummings模型的腔场谱 被引量:12
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作者 李悦科 张桂明 高云峰 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期705-709,共5页
研究了处于激发态的两原子与高Q腔场相互作用单光子过程的腔场谱,给出了初始光场为光子数态、相干态、压缩真空态时的腔场谱数值计算结果,分析了原子间偶极-偶极相互作用强度gα对腔场谱结构的影响。发现真空场Rabi峰,当gα较弱时为4峰,... 研究了处于激发态的两原子与高Q腔场相互作用单光子过程的腔场谱,给出了初始光场为光子数态、相干态、压缩真空态时的腔场谱数值计算结果,分析了原子间偶极-偶极相互作用强度gα对腔场谱结构的影响。发现真空场Rabi峰,当gα较弱时为4峰,gα较强时为3峰结构;弱场数态(n>0)时为5峰,强场时为3峰结构。相干态和压缩真空态时,谱结构与光子数分布有关,一般为复杂的多峰结构。结果表明,gα对峰位峰高都有影响,破坏了谱结构的对称性,但这种影响只在真空场和弱场时才较明显。 展开更多
关键词 量子光学 腔场谱 等同双原子 单光子过程
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混合态二能级原子双光子过程中原子的压缩效应 被引量:5
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作者 聂义友 郑富年 +1 位作者 刘三秋 陶向阳 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期38-42,共5页
本文采用时间演化算符方法和数值计算研究了相干光场与混合态二能级原子相互作用双光子过程中原子的压缩效应.结果表明:原子初始所处的混合态对原子压缩性质有较大的影响,当0.85<S<1时,会周期性地呈现出短时的原子压缩效应... 本文采用时间演化算符方法和数值计算研究了相干光场与混合态二能级原子相互作用双光子过程中原子的压缩效应.结果表明:原子初始所处的混合态对原子压缩性质有较大的影响,当0.85<S<1时,会周期性地呈现出短时的原子压缩效应,随着原子初始混合程度的增大,原子越来越远离压缩状态. 展开更多
关键词 混合态 双光子过程 原子压缩 初始能级布居几率 压缩效应
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NCS光场与多光子跃迁运动二能级原子相互作用系统的粒子布局数反转 被引量:5
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作者 王亚男 萨楚尔夫 王艳清 《内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版)》 CAS 北大核心 2015年第2期200-205,共6页
利用全量子理论,研究NCS(the number-chaotic state)态光场与多光子跃迁运动二能级原子相互作用过程中的粒子布局数反转问题.分析了原子初态、场模结构参数、热平均光子数、数态光子数、跃迁光子数等参量对系统粒子布局数反转的影响,结... 利用全量子理论,研究NCS(the number-chaotic state)态光场与多光子跃迁运动二能级原子相互作用过程中的粒子布局数反转问题.分析了原子初态、场模结构参数、热平均光子数、数态光子数、跃迁光子数等参量对系统粒子布局数反转的影响,结果表明:由于原子的运动,使粒子布局数反转表现出不同的周期振荡规律;跃迁光子数取不同值时,系统粒子布局数反转呈现不同的规律. 展开更多
关键词 NCS光场 粒子布局数反转 运动二能级原子 多光子跃迁
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双光子通道中任意初态原子比特周期量子回声的调控 被引量:3
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作者 周并举 刘小娟 +1 位作者 詹杰 周仁龙 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期177-182,共6页
运用全量子理论,研究了在相干光场作用下双光子通道中具有任意初态(纯态和混合态)原子比特周期量子回声的产生条件。通过分别考察原子比特初态和环境参数对其保真度演化的影响,获得了产生和调控原子比特周期量子回声参数,并分析了它的... 运用全量子理论,研究了在相干光场作用下双光子通道中具有任意初态(纯态和混合态)原子比特周期量子回声的产生条件。通过分别考察原子比特初态和环境参数对其保真度演化的影响,获得了产生和调控原子比特周期量子回声参数,并分析了它的物理实质,为实现量子信息高保真输出提供了一种可能的理论依据。 展开更多
关键词 原子比特 双光子通道 保真度 量子回声
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量子网络研究进展 被引量:5
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作者 杜炎雄 程爱琴 +2 位作者 郑翔 颜辉 朱诗亮 《华南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第1期16-22,2,共7页
量子网络是通过量子节点来产生、处理和存储量子信息,利用飞行比特作为量子信道来传递量子信息的全量子信息处理与传输网络系统.量子网络不仅是实现长距离、网络式量子通信的基础,还可实现可扩展的分布式量子计算机,并应用于凝聚态多体... 量子网络是通过量子节点来产生、处理和存储量子信息,利用飞行比特作为量子信道来传递量子信息的全量子信息处理与传输网络系统.量子网络不仅是实现长距离、网络式量子通信的基础,还可实现可扩展的分布式量子计算机,并应用于凝聚态多体系统的量子演化模拟.因此,量子网络是以量子通信、量子计算和量子模拟为中心的量子调控研究的核心课题.目前,选择合适的物理载体作为量子节点以及合适的相互作用形式以实现光子与光子、光子与量子节点以及不同量子节点间的相互作用是量子网络研究的重要课题.冷原子系综以及腔量子电动力学系统是实现量子节点的典型代表.文章结合本实验室的研究综述量子网络在以上2个物理系统中近期的部分研究进展,并对量子网络的发展做一定展望. 展开更多
关键词 量子网络 单光子 冷原子 腔QED 非线性
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Atom–field entanglement in the Jaynes Cummings model without rotating wave approximation 被引量:3
17
作者 M.Mirzaee M.Batavani 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第4期70-75,共6页
In this paper, we present a structure for obtaining the exact eigenfunctions and eigenvalues of the Jaynes-Cummings model (JCM) without the rotating wave approximation (RWA). We study the evolution of the system i... In this paper, we present a structure for obtaining the exact eigenfunctions and eigenvalues of the Jaynes-Cummings model (JCM) without the rotating wave approximation (RWA). We study the evolution of the system in the strong coupling region using the time evolution operator without RWA. The entanglement of the system without RWA is investigated using the Von Neumann entropy as an entanglement measure. It is interesting that in the weak coupling regime, the population of the atomic levels and Von Neumann entropy without RWA model shows a good agreement with the RWA whereas in strong coupling domain, the results of these two models are quite different. 展开更多
关键词 atom-photon interaction Jaynes--Cummings model quantum entanglement
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耦合二能级原子与二项式光场相互作用(英文) 被引量:1
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作者 计新 刘博学 张寿 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期726-731,共6页
研究了一个耦合二能级原子与二项式光场相互作用系统中原子布居的时间演化及二项式光场处于不同状态时场参数对原子布居的影响。研究结果表明,当二项式光场处于不同状态时原子与场耦合强度和原子与原子偶极耦合强度对原子布居的时间演... 研究了一个耦合二能级原子与二项式光场相互作用系统中原子布居的时间演化及二项式光场处于不同状态时场参数对原子布居的影响。研究结果表明,当二项式光场处于不同状态时原子与场耦合强度和原子与原子偶极耦合强度对原子布居的时间演化特性的影响是不同的。 展开更多
关键词 量子光学 耦合二能级原子 二项式光场 原子布居
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铯原子nP_(3/2)(n=70—94)里德伯态的紫外单光子激发及量子亏损测量 被引量:1
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作者 刘硕 白建东 +2 位作者 王杰英 何军 王军民 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期123-131,共9页
基于成熟的光纤激光器、光纤放大器及高效激光频率转换技术,我们在实验中研制了一套瓦级输出的窄线宽连续波单频可调谐318.6 nm紫外激光系统,并在室温铯原子气室中实现了6S_(1/2)—nP_(3/2)(n=70—94)单光子跃迁里德伯激发.借助由铯原子... 基于成熟的光纤激光器、光纤放大器及高效激光频率转换技术,我们在实验中研制了一套瓦级输出的窄线宽连续波单频可调谐318.6 nm紫外激光系统,并在室温铯原子气室中实现了6S_(1/2)—nP_(3/2)(n=70—94)单光子跃迁里德伯激发.借助由铯原子6S_(1/2)(F=4)基态、6P_(3/2)(F′=5)激发态和nP_(3/2)(n=70—94)里德伯态构成的V型三能级系统,通过频率锁定于铯原子6S_(1/2)(F=4)—6P_(3/2)(F′=5)超精细跃迁的852.3 nm探测光束的吸收减弱信号获得了里德伯态的信息,并利用高精度波长计测量了铯原子nP_(3/2)(n=70—94)里德伯态的量子亏损值.经过与理论计算值的变化趋势进行对比,我们认为由于原子气室的里德伯屏蔽效应并不能完全屏蔽外部直流电场,铯原子气室内存在残余的直流电场,影响了对里德伯态的量子亏损值的实验测量.利用残余直流电场的Stark效应理论模型及其与有效主量子数n*的依赖关系,对铯原子里德伯态的量子亏损实验测量值进行了修正.修正后的铯原子nP_(3/2)(n=70—94)态量子亏损测量值为3.5591±0.0007,与理论计算值相吻合. 展开更多
关键词 铯原子里德伯态 单光子激发 量子亏损 里德伯屏蔽效应
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