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原子与分子物理学报 1998年第S1期15卷 309-312页

作者：邢爱堂黄湘友董太乾北京大学电子系北京大学物理系

从二能级理论得到了交流斯塔克效应的两个重要性质：接近共振时，上能级和下能级对称移动而两能级间的平均位置保持不变；能级移动具有饱和性。

关键词：交流斯塔克效应能级移动饱和二能级理论

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光泵远红外激光中的偏频泵交流斯塔克效应

光学学报 1986年第8期6卷 688-694页

作者：林贻堃宫蒂黎耀中山大学无线电电子学系

本文研究在六能级系统中的R35,T34和S54过程的相互作用.本文从理论研究中发现在偏频泵作用下,这些多光子过程的相互作用也会导致激光谱线的分裂.这就是偏频泵交流斯塔克（AC Stark）效应.这三个过程都受到饱和效应和电偶极增强效应的影... 详细信息

本文研究在六能级系统中的R35,T34和S54过程的相互作用.本文从理论研究中发现在偏频泵作用下,这些多光子过程的相互作用也会导致激光谱线的分裂.这就是偏频泵交流斯塔克（AC Stark）效应.这三个过程都受到饱和效应和电偶极增强效应的影响,但其效果各不相同.利用这一特点,可以通过注入远红外信号以区分各过程对系统增益和偏频泵交流斯塔克效应的贡献.

关键词：交流斯塔克效应喇曼远红外激光泵浦频率偏频

光泵亚毫米波激光的交流斯塔克效应的进一步探讨

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中山大学学报(自然科学版)(中英文) 1988年第4期 36-42页

作者：林贻堃宫蒂中山大学电子学系

本文取消了过去使用的假设,考虑工作气体分子可以近似为六能级系统.在求解系统的密度矩阵方程的基础上,再用迭代运算法直接计算激光器样品管内各点的亚毫米波激光的功率密度,可得亚毫米波激光的输出功率密度与样品管长的关系及一组表示... 详细信息

本文取消了过去使用的假设,考虑工作气体分子可以近似为六能级系统.在求解系统的密度矩阵方程的基础上,再用迭代运算法直接计算激光器样品管内各点的亚毫米波激光的功率密度,可得亚毫米波激光的输出功率密度与样品管长的关系及一组表示不同样品管长条件下,亚毫米波激光的输出波谱特性.

关键词：光泵远红外激光交流斯塔克效应非线性光学

利用“交流斯塔克效应”实现激光冷却气体原子

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科学通报 1980年第9期25卷 432-432页

作者：王育竹中国科学院上海光学精密机械研究所

激光冷却和捕陷气体原于是激光光谱学中极为重要的新课题。本文提出利用光频移效应实现激光辐射冷却气体原子的建议。光照射原子可引起能级移动,这个现象称为光频移效应或交流斯塔克效应。实验证明,在激光照射下,光频移可达数千兆赫芝,... 详细信息

激光冷却和捕陷气体原于是激光光谱学中极为重要的新课题。本文提出利用光频移效应实现激光辐射冷却气体原子的建议。光照射原子可引起能级移动,这个现象称为光频移效应或交流斯塔克效应。实验证明,在激光照射下,光频移可达数千兆赫芝,并且能级移动是准瞬时的。用一个具有三能级系统的原子为例来说明这个建议。用一个强脉冲激光照射原子,激光频率ν(?)2)接近两激发态的共振频率。在激光场的作用下中间能级将向下移动△E,从微扰理论给出能级的移动为:

关键词：原子冷却气体激发态共振频率激光频率光频移分子能级交流斯塔克效应激光冷却

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基于表面等离激元场的分子反射镜的理论研究

物理学报 2014年第21期63卷 74-79页

作者：丁晶新方银飞郭超修杨岚夏勇尹亚玲印建平精密光谱科学与技术国家重点实验室物理系华东师范大学上海200062

本文提出了一种基于微纳金属膜结构激发的表面等离激元场的分子反射镜新方案,利用中性分子与金属表面垂直方向上蓝失谐消逝波光场之间的偶极力相互作用,实现入射分子束的表面反射.理论计算了表面等离激元场的空间分布,用蒙特卡洛方法模... 详细信息

本文提出了一种基于微纳金属膜结构激发的表面等离激元场的分子反射镜新方案,利用中性分子与金属表面垂直方向上蓝失谐消逝波光场之间的偶极力相互作用,实现入射分子束的表面反射.理论计算了表面等离激元场的空间分布,用蒙特卡洛方法模拟了分子在该场中运动的动力学过程,得到了分子反射镜的反射率与相互作用时间和入射光强之间的关系.结果表明:当入射激光脉宽为10 ns,光强为I=1.0×109W/cm2时,纵向温度为10 mK,横向温度为1 mK的碘分子束反射效率达到55.89%,而且反射率随着入射光强的增大而增大.

关键词：分子反射镜表面等离激元场交流斯塔克效应

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光抽运小型铯束频标中光频移的测量与分析

光学学报 2001年第2期21卷 129-133页

作者：陈景标王凤芝杨东海王义遒北京大学电子学系

在弥漫激光场抽运斜入射光检测小型铯原子束频标实验系统上 ,对弥漫激光场产生的散射光所引起的光频移 (主要是交流斯塔克移动 )以及光抽运区产生的荧光引起的光频移对铯束频标准确度的影响作了仔细的实验测量 ,并与理论计算结果作了比... 详细信息

在弥漫激光场抽运斜入射光检测小型铯原子束频标实验系统上 ,对弥漫激光场产生的散射光所引起的光频移 (主要是交流斯塔克移动 )以及光抽运区产生的荧光引起的光频移对铯束频标准确度的影响作了仔细的实验测量 ,并与理论计算结果作了比较分析。测量结果表明在正常工作条件下 ,散射光引起的光频移小于 - 2× 10 -13 ,荧光引起的光频移值在 0 8× 10 -13 左右 ,这样的光频移对小型光抽运铯束频标来说是可以接受的。

关键词：光频移光抽运铯束频标弥漫激光交流斯塔克效应荧光测量散射光量子光学

中国光学十大进展:超冷中性原子光钟及其量子参考体系囚禁方案(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第13期61卷 13-21页

作者：周彦桦常宏汪涛重庆大学物理学院重庆401331 重庆大学溧阳智慧城市研究院现代物理中心江苏溧阳213332 中国科学院国家授时中心陕西西安710600

基于超冷中性原子的光钟近年来发展迅速,将人类对时间频率测量的水平提高到了空前的高度。其中,超冷中性原子光钟的性能极大程度上取决于其量子参考体系的囚禁方案。本文介绍了超冷中性原子的光钟原理与性能评估,并详细介绍了不同量子... 详细信息

基于超冷中性原子的光钟近年来发展迅速,将人类对时间频率测量的水平提高到了空前的高度。其中,超冷中性原子光钟的性能极大程度上取决于其量子参考体系的囚禁方案。本文介绍了超冷中性原子的光钟原理与性能评估,并详细介绍了不同量子参考体系囚禁方案如何影响系统的不确定度与稳定度。

关键词：光学原子钟超冷原子囚禁势交流斯塔克效应超冷原子碰撞

基于Rydberg原子AC-Stark效应的连续频率微波测量及应用

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基于Rydberg原子AC-Stark效应的连续频率微波测量及应用

作者：李华强山西大学

学位级别：硕士

微波电场的精密测量,在通信、军事、遥感测绘、国防及宇宙学等领域扮演重要角色,伴随着量子技术的发展,基于Rydberg原子的微波测量系统展现出了远超越传统微波测量系统的优越性能。该测量方案本质上区别于传统技术,基于粒子的绝对同一性... 详细信息

微波电场的精密测量,在通信、军事、遥感测绘、国防及宇宙学等领域扮演重要角色,伴随着量子技术的发展,基于Rydberg原子的微波测量系统展现出了远超越传统微波测量系统的优越性能。该测量方案本质上区别于传统技术,基于粒子的绝对同一性,并且其响应性能与第一性原理预测准确相关,从而表现极高的测量精度。当原子的最外层电子被激发到主量子数很高的轨道上时,我们称之为Rydberg原子,它们具有半径大、寿命长、强相互作用和大极化率的奇异特性。同时对环境中的电场扰动非常敏感,是微波电场测量极佳的传感介质,具备广泛的应用前景和巨大的研究潜力。此外,Rydberg原子还在量子精密测量,量子模拟,量子纠缠以及单光子源的制备与存储等方面被广泛研究。Rydberg原子的电磁诱导透明光谱(EIT)在微波耦合表现出Aulter-Townes(AT)分裂,光谱的分裂间隔正比于微波电场的强度,测量结果可溯源至国际标准单位(h),很好解决了传统微波测量技术中计量溯源性困难的问题。并且由于其量子特性,同时避免了传统微波测量系统由于金属天线以及自由电子热运动所导致的Johnson–Nyquist噪声限制,具备散粒噪声水平的测量灵敏度潜力。基于EIT-AT光谱分裂的电场测量方法,仅适用于Rydberg态之间的微波共振或近共振跃迁,导致对失谐微波场的测量精度急剧降低。在单个Rydberg态下,基于EIT-AT方法的电场测量系统具有单一微波频率响应和弱调谐性的局限,很难满足实际应用场景中的需求。针对这两点,本文提出了一种基于Rydberg原子AC-Stark效应的连续微波频率测量方案,在原子外差测量方法的基础上,实现了连续频率微波电场的高灵敏测量与通信。本论文的主要内容和创新点如下:1.建立了用于实现微波电场连续频率测量的实验系统。测量了ULE腔的零膨胀温度,提出了基于Cs原子饱和吸收光谱频率标准的测量方法,零膨胀温度的测量值为25.7°C。利用PDH(Pound-Drever-Hall)稳频技术将探测光和耦合光的激光频率锁定到ULE腔上,对应Rydberg激发光的线宽小于100 k Hz,在此基础上获得了窄线宽的EIT光谱,并研究了原子测量系统的噪声来源。2.理论研究了铯Rydberg原子三能级与四能级系统的密度矩阵方程与本征分析,获得了Rydberg原子的EIT-AT光谱,给出光谱分裂间隔Δ与电场强度E的投影关系;研究了非共振微波场与Rydberg原子相互作用的AC-Stark效应,通过数值计算获得在强外部电场中Rydberg原子简并能级的分裂现象,并给出共振条件与非共振条件下系统外差测量的响应方程。研究任意频率测量的物理机制,理论解释了基于EIT-AT方法测量系统的单频响应及弱调谐性的局限。3.首次提出利用AC-Stark效应连续微波频率测量的新方案,将Rydberg原子电场测量系统的工作频点从共振条件下的单频点测量扩展到了非共振条件下的连续频率测量。在外差测量方法的基础上,获得了最小可测电场E=2.25μV/cm,对应的测量灵敏度为S=712 n V·cm·Hz,并且具备超过65 d B的线性动态响应范围。该方法在单个Rydberg态下,实现了从2 GHz到5 GH的任意连续微波频率测量,无需任何激光调谐。测量系统的极化选择特性不小于为30 d B,且不受实验配置的影响。4.研究了基于Rydberg原子微波测量系统的瞬时带宽,建立了原子系统稳态演化动力学过程中的时间依赖模型,研究了激发光场的配置对于原子系统达到稳态的演化速度的影响。研究了Rydberg暗态原子的弛豫效应对于系统瞬时带宽的影响,通过优化原子相互作用区域加速暗态原子的渡越刷新速率从而增加系统的瞬时带宽。研究并演示了基于Rydberg原子AC-Stark效应的通信原理和数字通信。利用图片作为通信验证实例,在单个Rydberg态下实现了0.1 GHz到5 GHz连续频率下的弱场通信,在当前实验配置下,系统的通信带宽为230 k Hz,最大传输速率约为238 kbps。确保信道可用的前提下(BER<5%),实际通信的载波场E最小场强为13.52μV/cm。

关键词：量子精密测量 Rydberg原子交流斯塔克效应原子天线

基于里德堡原子AC-Stark效应的工频电场测量

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基于里德堡原子AC-Stark效应的工频电场测量

作者：李伟山西大学

学位级别：硕士

里德堡原子由于其主量子数n(n>20)很大,最外层电子受原子核束缚力较弱的特点,极易受到外场的影响,基于这一特性,里德堡原子可被应用于外场测量领域,比如,微波场的精密测量;其原子寿命比较长的性质,使其在量子信息存储方面也有着重要的... 详细信息

里德堡原子由于其主量子数n(n>20)很大,最外层电子受原子核束缚力较弱的特点,极易受到外场的影响,基于这一特性,里德堡原子可被应用于外场测量领域,比如,微波场的精密测量;其原子寿命比较长的性质,使其在量子信息存储方面也有着重要的意义。工频电磁场的测量一方面从电力作业场所工作人员的角度出发,需要开发一种安全、稳定的高压工频电场测量技术;另一方面,在电力、工业生产和科研活动中需要对工频电场进行有效的精确测量,里德堡原子在工频电场的测量这一研究过程中发挥着基础性的作用。本文在室温铯原子蒸汽中制备42D态里德堡原子,并基于里德堡原子的电磁诱导透明光谱实现了工频电场的测量。实验中利用双光子激发方式制备了42D态里德堡原子,通过改变耦合光频率获得了阶梯型电磁诱导透明光谱。研究了里德堡原子在射频电场作用下的光谱频移和分裂与射频电场幅度和频率的关系。采用将工频电场幅度调制到射频电场的方式,实现了对工频电场强度和频率的测量。本文对工频电场的在线可溯源测量具有重要的参考价值和意义。本文主要介绍了以下几个方面,具体内容如下:第一章引言章节主要介绍了里德堡原子的定义、基本性质和应用领域,以及工频电场测量领域的背景和传统测量手段。简单讲解了里德堡原子近年来的发展进程以及探测领域的主要应用,并介绍了几种工频电场测量方法的发展脉络及其相关的技术成果。第二章理论章节推导了阶梯型三能级EIT系统理论模型,并分析了射频场作用下的里德堡原子EIT效应。从光与原子相互作用的半经典理论出发,详细介绍了阶梯型三能级原子体系的跃迁理论。对射频场作用在里德堡原子EIT上出现的AC-Stark频移和Floquet边带光谱作了具体说明。并且叙述了调制在射频场上的工频电场的测量原理。第三章实验装置方面介绍了主要的实验系统,即制备42D里德堡原子EIT所需的双光子激发系统和工频电场测量的实验装置。在三能级里德堡原子EIT系统当中,详细介绍了双光子激发光路的搭建及其应用的饱和吸收光谱稳频和超稳腔锁频技术。以信号发生器、混频器、平行电极板和光电探测器对调制在射频电场上的工频电场进行了测量。第四章实验结果部分叙述了主要的实验过程和结果,并将实验结果与理论相对应进行了分析。对比了无外场作用和射频场作用下的里德堡原子EIT光谱,得到了里德堡EIT的AC-Stark频移随射频场场强变化的关系;最后利用工频电场对射频电场进行幅度调制,实现了工频电场幅度和频率的测量。本文的创新之处:利用了里德堡原子对外场敏感的特点,基于里德堡原子的AC-Stark效应,通过测量EIT光谱的频率移动实现了对工频电场幅度的精确测量。对不同超精细能级的频率移动同时测量,可以实现多测量结果的互相校准,从而提升被测工频电场幅度测量精度。通过对确定的超精细态光谱峰值随时间变化的测量,可以利用三角函数拟合得到工频电场频率的精确测量。采用实验光路与参考光路的设计方案,很大程度减小了外界干扰项对实验的影响以及激光器自身原因带来的影响,并且对于实验光路光路进行差分探测,提高了信噪比,进一步提高实验的准确性。

关键词：里德堡原子工频电场电磁诱导透明光谱交流斯塔克效应

CH3F分子气体中受激喇曼散射的调谐和增益特性的研究

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中山大学学报(自然科学版)(中英文) 1983年第2期 3-14页

作者：宫蒂林贻堃无线电电子学系

本文作者曾以四能级近似方法研究了CH3F 分子气体的喇曼过程,并得到较好的效果,但尚存在与实验结果不能完全相符的问题。本文从六能级系统考虑进行计算,借助于电子计算机直接求解密度矩阵方程,从而获得一套泵频对讯号频率的调谐曲线和... 详细信息

本文作者曾以四能级近似方法研究了CH3F 分子气体的喇曼过程,并得到较好的效果,但尚存在与实验结果不能完全相符的问题。本文从六能级系统考虑进行计算,借助于电子计算机直接求解密度矩阵方程,从而获得一套泵频对讯号频率的调谐曲线和增益曲线。理论结果更加逼近实验结果,揭示了光泵CH3F 分子气体中的喇曼过程和双光子吸收过程,同时也揭示了当泵频处于共振吸收附近的交流斯塔克效应的贡献。

关键词：四能级共振吸收交流斯塔克效应分子系统双光子过程多光子过程受激喇曼散射受激组合散射受激散射光泵泵频增益特性分子单光子过程