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物理学报 2000年第6期49卷 1081-1085页

作者：袁石高锦岳吉林大学物理系长春130023

讨论了V模型中相干场位相对原子自发辐射荧光的影响 .发现荧光谱不仅与相干场的位相有关而且与原子的起始状态密切相关。

关键词： V模型相干场位相原子自发辐射

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二维光子晶体中极化原子自发辐射的开关效应

物理 2006年第10期35卷 804-806页

作者：周云松王雪华顾本源王福合首都师范大学物理系北京100037 中国科学院物理研究所北京100080

利用二维光子晶体的各向异性,结合原子的偶极辐射能量分布特点,提出通过改变原子的极化方向,可以使其自发辐射寿命显著地缩短或者延长,实现开关控制.发现在某些空间位置上,极化原子寿命的改变可高达33倍.

关键词：原子自发辐射光子晶体寿命分布函数

多层拓扑绝缘体对电磁波极化性质以及附近原子自发辐射影响的研究

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多层拓扑绝缘体对电磁波极化性质以及附近原子自发辐射影响的研究

作者：张猛杭州电子科技大学

学位级别：硕士

拓扑绝缘体是具有量子效应的新型绝缘体,由于其非平凡的拓扑性质,引起了社会各界的研究与探讨。拓扑绝缘体的内部和普通绝缘体一样具有能隙而表现出绝缘态,然而其表面是没有能隙的导电态,而且具有时间反演对称性,这个表面态体现了拓扑... 详细信息

拓扑绝缘体是具有量子效应的新型绝缘体,由于其非平凡的拓扑性质,引起了社会各界的研究与探讨。拓扑绝缘体的内部和普通绝缘体一样具有能隙而表现出绝缘态,然而其表面是没有能隙的导电态,而且具有时间反演对称性,这个表面态体现了拓扑绝缘体的非平凡拓扑特性。在打破拓扑绝缘体表面态的时间反演不变之后,会得到拓扑磁电耦合效应,即电场诱导磁化而磁场诱导极化,使得拓扑绝缘体的电磁性质发生变化。拓扑绝缘体的拓扑磁电耦合效应,可以用于许多研究工作,如光束偏振态的改变、原子自发辐射、Casmir效应等。光矢量的偏振是横电磁波的性质,电场矢量的不同偏振特性决定了光束的偏振态。光束的偏振态可以通过材料的反射来改变,如磁光克尔效应,而通过使用一些特殊材料可以实现对光束偏振态的控制,从而获得期望中的偏振光。原子的自发辐射是量子光学范畴内的重点研究内容,自发辐射是原子从激发态到基态的跃迁过程,这一过程会释放一个光子,但由于其相位和方向都是不确定的,所以怎样控制自发辐射成为了研究热点。1946年Purcell的实验结果显示,原子的自发辐射不但和原子自身的特性有关,也取决于原子周围的电磁场环境,可以利用调整原子周围环境的方式实现对自发辐射的调控,因此一些特殊材料被用来填充原子的所处环境从而控制原子的自发辐射。同时,通过原子不同衰减通道之间的相互干渉效应也可以调控原子的自发辐射。本文将基于多层拓扑绝缘体的结构,分别研究与分析了多层拓扑绝缘体的克尔极化偏转效应以及对附近原子自发辐射和量子干涉的影响,具体工作如下:（1）首先对拓扑绝缘体进行综述,详细探讨拓扑绝缘体的拓扑磁电耦合效应,研究其非平凡的电磁特性。然后利用传输矩阵的方法,求得多层拓扑绝缘体结构下的反射系数。（2）研究了多层拓扑绝缘体的克尔极化偏转效应。首先表示出电磁波的不同偏振态,以及偏振态之间的转变。然后根据多层拓扑绝缘体的反射系数矩阵,分别研究线偏振光入射和椭圆偏振光入射时反射光的偏振态,并对结果细节进行讨论。在满足特定的介电常数条件下,可以获得完全的极化偏转。（3）研究了原子位于多层拓扑绝缘体附近以及多层拓扑绝缘体构成的腔中的自发辐射和量子干涉。首先讨论了三能级原子的自发辐射理论,通过将电磁场进行量子化并利用原子与场的相互作用,再根据并矢格林函数推导出自发辐射的表达式,然后分别在拓扑绝缘体表面磁化方向、偶极子方向、材料耗散、原子位置、腔的长度等方面讨论了原子自发辐射和量子干涉。和普通材料相比,拓扑绝缘体可以有效地抑制原子的自发辐射并提高量子干涉,同时又保证了原子的寿命。

关键词：拓扑绝缘体拓扑磁电耦合效应并矢格林函数原子自发辐射量子干涉

光子禁带材料内三能级原子自发辐射荧光谱的研究

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光子禁带材料内三能级原子自发辐射荧光谱的研究

作者：刘国强吉林大学

学位级别：硕士

近年来，原子的自发辐射荧光及其量子干涉效应的研究引起了人们的广泛关注, 其原因源于原子自发辐射的量子干涉可导致大量新的物理现象，如，非常窄的吸收和荧光谱、简并系统中的粒子数俘获、荧光淬熄、位相相关线型等等。众所周知，原... 详细信息

近年来，原子的自发辐射荧光及其量子干涉效应的研究引起了人们的广泛关注, 其原因源于原子自发辐射的量子干涉可导致大量新的物理现象，如，非常窄的吸收和荧光谱、简并系统中的粒子数俘获、荧光淬熄、位相相关线型等等。众所周知，原子的自发辐射不仅依赖于受激原子系统的结构性质，还依赖于系统的周围环境特性，通常被称做热库。原子的热库环境包括马尔可夫型热库和非马尔可夫型热库，自由真空场是典型的马尔可夫型热库，非马尔可夫型热库包括很多种，光子禁带材料内的热库是其中的一种。原子在不同热库环境下的自发辐射谱线表现出明显不同的性质。光子带隙结构中的辐射场态密度（DOS）不同于自由真空场中的辐射场态密度。通过对嵌在光子禁带（PBG）材料内原子的量子光学和非线性光学现象的研究发现许多新的物理效应，如，光场的局域化、光子-原子束缚态、自发辐射被抑制和完全消除、自发辐射的增强等等。在本文中，我们采用双带光子晶体中的两种三能级原子模型，它们分别由禁带边缘的各向同性和各向异性的色散关系描述。其中一个模型包含一个高激发态能级和两个低能级（如图1(a) 所示），另一种模型则包含两个高激发态能级和一个低能级（如图1(b)所示）。假定从高激发态能级向低能级的原子跃迁被限制为与相同的热库耦合，并假设热库依次是各向同性PBG模、各向异性PBG模和真空模。采用拉氏变换的方法，越过粒子数随时间的变化的求解，利用Laplace变换直接得到了两种模型在上述三种热库环境下的自发辐射谱。在第一个模型中，研究了原子的基态能级的精细结构对自发辐射谱的影响。在第二个模型中，对三种不同情形下的量子干涉进行了分析和比较。研究结果表明：对于各向同性PBG情形，原子基态劈裂产生了新的自发辐射谱线。从两个高激发态高能级向和低能级跃迁时，由于量子相干，原子的荧光谱产生了抑制和增强现象。 A、低能级劈裂对自发辐射谱的影响为了研究在PBG热库和自由真空场热库下原子的超精细劈裂对自发辐射谱的影响，我们采用第一种模型，如图1（a）所示。我们计算了三种不同情形下原子的自发辐射光谱，如图2所示。对于各向异性PBG热库和自由真空场热库，如图2（ b）和（c）所示，由于超精细劈裂改变了原子跃迁的共振点，因此，自发辐射最大值出现位置对应于从高激发态能级到两个低能级的共振跃迁。对各向同性PBG热库，如图2（a）所示，劈裂宽度对自发辐射谱产生了很大的影响，图2（a）表明：除了对应于从激发态能级到低能级共振跃迁的最大值之外，还出现了额外的自发辐射峰。为了研究这个新的特性，我们绘制了对应于不同劈裂宽度的自发辐射谱线（如图3所示）;不同禁带宽度的谱线（如图4所示）;不同的从激发态能级到禁带下边缘的失谐谱线（如图5所示）。从图3、4、5可以看出：这些额外的峰对应的失谐位于从到和从以看出，额外的自发辐射峰值出现在到的两个范围之内，与其他参数的无关，分析表明：其形成的原因来自于劈裂对延迟格林函数Laplace变换的影响。 B、自发辐射谱中的量子干涉对于前面讨论的模型，因为只有一个高能级，没有量子干涉效应。为了比较自发辐射并且研究量子干涉，我们采用了第二种模型（图1(b)）。当原子被同时泵浦到两个高能级，并假定跃迁几率相同时，对应的荧光光谱如图6（a）、（b）、（c）所示。图6表明：对于各向同性PBG、各向异性PBG和真空场热库，在对称参数的情形下，原子的量子干涉现象并不明显。如果假设原子最初被泵浦到其中的一个激发态能级上，原子跃迁采用不对称参数，其荧光谱线如图7（a）、（b）、（c）所示。从图7可以看出，原子的量子干涉对自发辐射荧光谱产生了很大的影响，量子干导致了暗线以及窄的谱线出现，分析显示，暗线及窄的谱线来源于由于原子的量子干涉而引起的粒子数转移和两个跃迁之间的相互干涉。

关键词：光子禁带材料三能级原子原子自发辐射荧光谱

手征特异材料和拓扑绝缘体结构附近原子自发辐射特性研究

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手征特异材料和拓扑绝缘体结构附近原子自发辐射特性研究

作者：侯金鑫杭州电子科技大学

学位级别：硕士

自发辐射是一种量子效应,是量子光学领域中研究的一个基本问题。自发辐射为原子激发态向基态的跃迁,最初人们也认为自发辐射是原子固有的性质而对其束手无策。1946年Purcell的研究表明处于空腔中的原子的自发辐射率与真空中有明显的不同... 详细信息

自发辐射是一种量子效应,是量子光学领域中研究的一个基本问题。自发辐射为原子激发态向基态的跃迁,最初人们也认为自发辐射是原子固有的性质而对其束手无策。1946年Purcell的研究表明处于空腔中的原子的自发辐射率与真空中有明显的不同,自此人们才知道可以通过改变原子所处的环境来进行自发辐射的控制。由于自发辐射对高精度测量以及量子信息技术等领域的重要作用,人们对改变自发辐射的控制方法的研究长达半个多世纪之久,也取得了傲人的成果。进入二十一世纪以来,由于材料科学的发展,越来越多的具有新奇电磁特性的材料被人发现和制作出来,也有越来越多的特殊材料用于控制原子的自发辐射,例如光子晶体,左手材料,双曲材料等等。手征特异材料、陈绝缘体以及拓扑绝缘体都是具有新奇电磁特性的新材料,近些年来成为人们研究的热点内容。由于它们独特的电磁响应,将会对其附近原子的自发辐射产生明显的影响。本文将对手征特异材料界面附近、含陈绝缘体覆盖的手征特异材料界面附近、拓扑绝缘体板附近以及拓扑绝缘体板所组成的腔内的二能级原子的自发辐射进行了研究与分析,具体工作如下:(1)首先对自发辐射的基本概念以及控制自发辐射的方法进行了综述,然后介绍了电磁场的量子化以及原子与场相互作用,通过并矢格林函数推导了自发衰减率的表达式。(2)研究了手征特异材料界面附近以及被陈绝缘体覆盖的手征特异材料界面附近二能级原子的自发辐射。由于手征参量的存在,手征特异材料界面附近原子的自发衰减率与普通界面相比被明显增强。由于陈数的影响,增加陈绝缘体层又使得界面附近原子的自发辐射被明显的抑制,从而实现了对原子自发辐射率的调控。然后分别对平行和垂直于界面的偶极子的自发衰减率进行讨论,并对辐射模式衰减和消逝模式衰减进行了细节的分析。(3)研究了拓扑绝缘体板附近以及拓扑绝缘体板所构成的腔内二能级原子的自发辐射。由于拓扑磁电效应,此模型下的自发衰减率与普通材料相比有较为明显的不同。除此之外我们还详细讨论了拓扑绝缘体层的厚度,材料的耗散,原子的位置,腔长的变化对附近二能级原子自发衰减率产生的影响。

关键词：原子自发辐射并矢格林函数手征特异材料陈绝缘体拓扑绝缘体

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一种推导二能级原子自发辐射方法

大学物理 2012年第8期31卷 15-16页

作者：罗运文漳州师范学院物理与电子信息工程系福建漳州363000

考虑真空涨落能量为负的特点,提出一个能够简洁描述原子与真空涨落相互作用的方程,得到原子处于激发态的概率随时间变化的关系,讨论了原子自发辐射的速率与真空涨落的强度的关系.

关键词：二能级原子原子自发辐射真空涨落

嵌于光子晶体中原子自发辐射的虚实光子量子干涉

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中国激光 2001年第11期28卷 991-993页

作者：刘正东林宇浙江大学物理系杭州310027

在非旋波近似下研究嵌入光子晶体中的三能级原子的自发辐射 ,其中光子晶体的能带带边所处位置相对原子两个上能级不对称。在某些特定参数下 ,虚光子与实光子发生强烈的量子干涉。原子的辐射场出现新的局域模。

关键词：光子晶体虚光子量子干涉原子自发辐射

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赝带隙光子晶体中原子集合的自发辐射动力学

物理 2002年第8期31卷 487-489页

作者：顾本源王雪华中国科学院物理研究所北京100080

介绍了三维赝带隙光子晶体中原子集合的自发辐射衰减分布特性 .发现不同的原子集合弥散组态 ,其原子自发辐射呈现十分宽或窄的有限的寿命分布 .纯粹光子晶体效应可导致加速和抑制衰减过程并存 .

关键词：原子集合赝带隙光子晶体原子自发辐射寿命分布量子电动力学

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光子晶体中原子自发辐射的新颖特性

物理教学 2006年第2期28卷 2-5页

作者：顾本源中国科学院物理研究所北京100080

光子晶体是80年代末提出的新概念和新材料。本文简单扼要地介绍光子晶体中原子自发辐射的新奇特性和对量子电动力学发展的重要作用。

关键词：光子晶体能带带隙结构原子自发辐射量子电动力学中学物理教学教学参考

一维含负折射率材料结构中原子的瞬时自发辐射

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量子光学学报 2006年第B8期12卷 34-34页

作者：许静平羊亚平刘念华朱诗尧同济大学物理系上海200092 南昌大学物理系南昌330047 香港浸会大学物理系香港

负折射率材料是一种新型的人工材料，其介电常数和磁导率同时小于零，导致了折射率小于零。当电磁波入射到正负折射率材料的界面上，将会产生负的折射现象。因此单个负折射率材料板能起到能量汇聚的作用。用正负折射率交替排列组成的一... 详细信息

负折射率材料是一种新型的人工材料，其介电常数和磁导率同时小于零，导致了折射率小于零。当电磁波入射到正负折射率材料的界面上，将会产生负的折射现象。因此单个负折射率材料板能起到能量汇聚的作用。用正负折射率交替排列组成的一维光子晶体能产生不同于通常布拉格带隙的零平均折射率带隙。这种带隙能抑制几乎全方向的辐射，从而能对原子自发辐射产生更强的抑制作用。J．Kastel和M．Fleischhauer最近提出用理想负折射率材料板加上理想反射镜，在适当条件下会完全抑制原子的自发辐射。本文我们考虑在包含实际负折射率材料—有色散和吸收—的一维结构对原子自发辐射的影响。

关键词：原子自发辐射负折射率材料结构一维结构瞬时平均折射率带隙能人工材料介电常数抑制作用