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物理学报 2019年第3期68卷 146-153页

作者：刘纪彩成飞赵亚男郭芬芬华北电力大学数理学院北京102206

通过求解全波矢布洛赫方程研究了两能级原子与飞秒超快激光脉冲的相互作用过程,计算了不同拉比频率取值下原子所受光学偶极力和粒子数布居随时间的演化情况,分析了光场失谐量对光学势分布情况的影响.研究发现:由飞秒激光场产生的横向光... 详细信息

通过求解全波矢布洛赫方程研究了两能级原子与飞秒超快激光脉冲的相互作用过程,计算了不同拉比频率取值下原子所受光学偶极力和粒子数布居随时间的演化情况,分析了光场失谐量对光学势分布情况的影响.研究发现:由飞秒激光场产生的横向光力的时间平均值并不等于零,而是随着拉比频率的增加呈现振荡的增大趋势;纵向光力的时间平均作用也并非是拉比频率的单调函数,而是随着拉比频率的增加呈现周期性的振荡分布特性;光学势的分布对光场的失谐量具有明显的依赖性,随着失谐量的变化,光学势的性质也随之发生了改变.

关键词：原子光学光学偶极力飞秒激光场两能级原子体系

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飞秒高阶径向拉盖尔—高斯型脉冲激光场中级联三能级原子所受光学偶极力研究

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光学学报 2023年

作者：管文慧王翦袁烁 AbdulGheyas Abdul Rashid 郭芬芬刘纪彩华北电力大学数理学院华北电力大学核科学与工程学院河北省物理学与能源技术重点实验室

采用量子化的密度矩阵理论，对级联三能级原子束在具有不同径向阶次的飞秒柱对称拉盖尔—高斯型脉冲激光场中所受的光学势和光学偶极力进行研究，发现在飞秒脉冲激光场中，光学偶极力的大小以两倍于激光的载波频率做周期性振荡；在n阶... 详细信息

采用量子化的密度矩阵理论，对级联三能级原子束在具有不同径向阶次的飞秒柱对称拉盖尔—高斯型脉冲激光场中所受的光学势和光学偶极力进行研究，发现在飞秒脉冲激光场中，光学偶极力的大小以两倍于激光的载波频率做周期性振荡；在n阶径向模式的拉盖尔—高斯型激光场作用下，径向偶极力具有2n个节线圆，在节线圆的两侧偶极力方向相反，因此原子将发生分束，从而被俘获到不同的光势阱内；在负/正激光场失谐条件下，形成n+1个光学势阱/垒数；在相同光场峰值强度下，随着光束径向阶次n的增大，主势阱/垒的深度保持不变，但主势阱/垒的空间范围变窄，光学势的径向梯度增加，从而使得光学偶极力增大。因此，采用高阶拉盖尔—高斯光束可以将粒子束缚在更窄的光学势内，更有利于粒子的精准操控和俘获。本研究将为微观粒子在复杂光场中的光学操控提供一定的理论指导。

关键词：光学偶极力光学势拉盖尔—高斯激光脉冲级联三能级原子体系密度矩阵方程

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级联三能级原子体系中的光学偶极力研究

级联三能级原子体系中的光学偶极力研究

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作者：郭芬芬华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

本论文利用中心差分法和预估校正法,数值求解布洛赫方程和光学偶极力,研究了不同阶次的拉盖尔—高斯光束与级联三能级原子体系的相互作用,模拟了在不同阶次的拉盖尔—高斯光束作用下产生的光学偶极力的分布情况、光学势的分布情况以及... 详细信息

本论文利用中心差分法和预估校正法,数值求解布洛赫方程和光学偶极力,研究了不同阶次的拉盖尔—高斯光束与级联三能级原子体系的相互作用,模拟了在不同阶次的拉盖尔—高斯光束作用下产生的光学偶极力的分布情况、光学势的分布情况以及粒子数转移情况。对基横模高斯光束LG00,在正失谐情况下,光学势为吸引势,偶极力为负值,指向光轴,在负向偶极力作用下,原子将向轴心处运动,发生聚焦;负失谐情况下,光学势为排斥势,偶极力为正值,方向垂直于光轴向外,在此正向偶极力作用下,原子会向远离光轴的方向运动,发生散焦。在LG0n模式的拉盖尔—高斯光束作用下,横向偶极力具有2n个径向节线圆,在节线圆的两侧偶极力方向相反,因此原子将发生分束,从而被俘获到不同的光势阱内。随着拉盖尔—高斯光束径向阶次n的增大,光学势阱/垒数目增多,势阱/垒数目等于n+1个,主势阱/垒的深度保持不变,但主势阱/垒的空间范围变窄,势的径向梯度增加,从而使得偶极力增大。在LGm0模式的拉盖尔—高斯光束作用下,光学偶极力和光学势都具有关于x轴、y轴以及中心点对称性分布的特性。横向偶极力具有1个径向节线圆和m个角向节线,在节线圆的两侧偶极力方向相反。光学势具有与光场相同的模式分布,具有0个节线圆和m个角向节线。随着角向阶次m的增大,势阱/垒的个数等于2m,单个势阱/垒的空间立体角范围减小,阱/垒的深度增加,因此采用高阶拉盖尔—高斯光束可以将粒子束缚在更深更窄的光学势内,更有利于粒子的俘获和精准操控。本论文的研究将为微观粒子的光学操控提供一定的理论指导。

关键词：光学偶极力拉盖尔—高斯脉冲光学势级联三能级体系

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拉盖尔-高斯型激光场中原子所受光学偶极力研究

拉盖尔-高斯型激光场中原子所受光学偶极力研究

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作者：成飞华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

利用光场和原子的偶极相互作用,可以实现对中性原子的导引、囚禁、分束等原子操控。目前,关于原子在激光场中所受光学偶极力的研究,大多采用具有单一空间结构的基横模高斯光束,而对具有复杂空间结构的拉盖尔-高斯光束与原子的相互作用... 详细信息

利用光场和原子的偶极相互作用,可以实现对中性原子的导引、囚禁、分束等原子操控。目前,关于原子在激光场中所受光学偶极力的研究,大多采用具有单一空间结构的基横模高斯光束,而对具有复杂空间结构的拉盖尔-高斯光束与原子的相互作用研究相对较少。高阶拉盖尔-高斯光束由于其空间结构的复杂性,在原子的激光操纵和控制方面具有独特的优势。本文主要研究了拉盖尔-高斯光束传播一定距离后的光强、光学势的分布情况,以及三能级原子在该光束中的径向、角向和传播方向的受力情况。利用角谱分析法求得了沿x方向偏振的拉盖尔—高斯光束远场中的电场分布,再利用布洛赫方程得到三能级原子的光学偶极力表达式。当光束传播距离越来越远,原子在垂直于传播轴的横向平面内的受力范围变大,受力的极值越来越小。对于不同径向阶模数（LG0n）的拉盖尔—高斯光束,随着径向阶模数的变大,径向力的极值也变大,同时不再是单一的正值和负值。当失谐量均为正值时,径向力主要指向中心轴,角向偶极力在第一象限和第三象限方向为顺时针,在第二象限和第四象限方向为逆时针。当失谐量均为负值时,径向力主要背离中心轴,角向偶极力在第一象限和第三象限方向为逆时针,在第二象限和第四象限方向为顺时针。径向力和角向偶极力在横向平面的分布当中,不包括圆心在内,出现的节线圆数目分别为2n和n。其中,角向偶极力的大小远小于径向力。不同角向阶模数（LGm0）拉盖尔—高斯光束下原子所受径向光学偶极力的横向平面二维分布是关于x轴和y轴对称的。径向光学偶极力在横向平面出现的节线数目等于m,而且还存在一个节线圆,这主要因为电场在该位置达到最大值,梯度为0。另外,当失谐量均为正值时,径向力先正后负,当失谐量均为负值时,径向力先负后正。角向偶极力在横向平面分布关于中心对称,且出现的节线数目是2m。

关键词：拉盖尔—高斯光束三能级原子体系光学偶极力激光远场

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高阶径向拉盖尔-高斯型飞秒脉冲激光场中级联三能级原子所受光学偶极力

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光学学报 2023年第19期43卷 271-279页

作者：管文慧王翦袁烁 Abdul Gheyas Abdul Rashid 郭芬芬刘纪彩华北电力大学数理学院北京102206 华北电力大学核科学与工程学院北京102206 河北省物理学与能源技术重点实验室河北保定071000

采用量子化的密度矩阵理论,对级联三能级原子束在具有不同径向阶次的柱对称拉盖尔-高斯(LG)型飞秒脉冲激光场中所受的光学势和光学偶极力(ODF)进行研究。结果表明:在飞秒脉冲激光场中,ODF的大小以两倍于激光载波频率的频率作周期性振荡;... 详细信息

采用量子化的密度矩阵理论,对级联三能级原子束在具有不同径向阶次的柱对称拉盖尔-高斯(LG)型飞秒脉冲激光场中所受的光学势和光学偶极力(ODF)进行研究。结果表明:在飞秒脉冲激光场中,ODF的大小以两倍于激光载波频率的频率作周期性振荡;在n阶径向模式的LG型激光场作用下,径向偶极力具有2n个节线圆,在节线圆的两侧偶极力方向相反,因此原子将发生分束,从而被俘获到不同的光势阱内;在负/正激光场失谐条件下,形成n+1个光学势阱/垒数;在相同光场峰值强度下,随着光束径向阶次n的增大,主势阱/垒的深度保持不变,但主势阱/垒的空间范围变窄,光学势的径向梯度增加,从而使得ODF增大。因此,采用高阶LG光束可以将粒子束缚在更窄的光学势内,更有利于粒子的精准操控和俘获。

关键词：量子光学光学偶极力光学势拉盖尔-高斯激光脉冲级联三能级原子体系密度矩阵方程

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