本文關(guān)鍵詞：里德堡堿原子相干操控及電離的若干問(wèn)題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電磁波產(chǎn)生和探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，以及非電離輻射在醫(yī)學(xué)和材料探測(cè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了從幾十GHz到THz頻段電磁波與里德堡原子相互作用研究的快速發(fā)展。電磁波與里德堡原子的相互作用規(guī)律是研究微波、太赫茲波產(chǎn)生和探測(cè)技術(shù)的重要物理基礎(chǔ)，同時(shí)也是在微波、太赫茲頻域?qū)崿F(xiàn)量子態(tài)相干操控與電離的重要研究?jī)?nèi)容。 本文主要研究?jī)?nèi)容為電磁波與里德堡堿金屬原子相互作用的基本理論，在高精度計(jì)算里德堡堿原子能級(jí)值和波函數(shù)的基礎(chǔ)上，采用含時(shí)多態(tài)展開(kāi)方法，通過(guò)自行編譯的計(jì)算機(jī)仿真程序，研究了里德堡堿金屬原子與微波、太赫茲波的相互作用規(guī)律，分析了鋰、鈉、銣等原子布居數(shù)遷移的動(dòng)力學(xué)過(guò)程和光致電離過(guò)程。模擬仿真結(jié)果與相關(guān)已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。在實(shí)驗(yàn)方面，完成了高里德堡態(tài)的制備，通過(guò)場(chǎng)致電離過(guò)程測(cè)量了里德堡鈉原子在零場(chǎng)、靜電場(chǎng)條件下的共振譜線，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬仿真結(jié)果一致。 本文主要研究?jī)?nèi)容包括： 1.采用B樣條和模型勢(shì)相結(jié)合的方法，計(jì)算了零場(chǎng)下里德堡原子的能級(jí)值和波函數(shù)，分析了靜電場(chǎng)中里德堡原子能級(jí)值隨電場(chǎng)強(qiáng)度的變化關(guān)系，繪制了斯塔克能譜，給出了斯塔克能譜中相鄰能級(jí)間的反交叉位置和反交叉寬度，為實(shí)驗(yàn)上制備高里德堡態(tài)提供理論基礎(chǔ)。 2.編譯微波場(chǎng)中里德堡原子相干控制的計(jì)算機(jī)模擬仿真程序。采用含時(shí)多態(tài)展開(kāi)方法，仿真計(jì)算了啁啾微波場(chǎng)中里德堡原子布居數(shù)躍遷的動(dòng)力學(xué)特性。通過(guò)一系列單、雙光子過(guò)程，里德堡鋰原子布居數(shù)由主量子數(shù)n=75至70，，以及由主量子數(shù)n=79向n=70的躍遷幾率可達(dá)90%，本文在計(jì)算中考慮了每一主量子數(shù)的所有角量子態(tài)，并詳細(xì)分析了不同角量子態(tài)間的干涉效應(yīng)。仿真結(jié)果表明：通過(guò)優(yōu)化微波場(chǎng)的頻率啁啾速度和場(chǎng)強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)原子布居數(shù)向特定量子態(tài)的躍遷。相關(guān)研究結(jié)果與已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致，為分析研究太赫茲場(chǎng)中里德堡原子的特性奠定了基礎(chǔ)。 3.在完成太赫茲波與里德堡原子相互作用規(guī)律理論推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，編譯了太赫茲場(chǎng)中里德堡原子相干操控和電離的計(jì)算機(jī)模擬仿真程序。模擬了太赫茲場(chǎng)中里德堡銣原子布居數(shù)遷移的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，給出了一個(gè)太赫茲脈沖序列與三能級(jí)里德堡銣原子系統(tǒng)相互作用后的布居數(shù)分布，以及多脈沖序列對(duì)里德堡銣原子多量子態(tài)系統(tǒng)的相干操控結(jié)果。通過(guò)分析同一主量子數(shù)中不同角量子態(tài)間布居數(shù)的含時(shí)演化過(guò)程，控制相鄰半周期脈沖間的時(shí)間延遲，發(fā)現(xiàn)了原子布居數(shù)在初末態(tài)間的振蕩周期與對(duì)應(yīng)能態(tài)的開(kāi)普勒軌道周期的對(duì)等關(guān)系。模擬仿真結(jié)果表明：通過(guò)優(yōu)化太赫茲脈沖參數(shù)，可提高布居數(shù)向特定量子態(tài)的躍遷幾率以及電離幾率。根據(jù)理論研究結(jié)果，對(duì)已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出了新的解釋。相關(guān)研究結(jié)果可為采用里德堡原子探測(cè)太赫茲波提供理論指導(dǎo)。 4.利用飛行時(shí)間質(zhì)譜儀實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采用紫外激光激發(fā)真空中的堿金屬原子，制備了探測(cè)太赫茲波所需的高里德堡態(tài)。測(cè)量了里德堡鈉原子零場(chǎng)、靜電場(chǎng)條件下的共振吸收光譜。本文對(duì)比了鈉原子主量子數(shù)從n=34至46間零場(chǎng)、靜電場(chǎng)光譜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果，二者吻合的較好。該主量子數(shù)范圍里德堡態(tài)的電離閾值與太赫茲頻域的光子能量相對(duì)應(yīng)。在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了采用氣相里德堡原子探測(cè)太赫茲波實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：里德堡原子 含時(shí)多態(tài)展開(kāi)方法 相干控制 光致電離
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：O562
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 外電場(chǎng)中的里德堡原子11-14
• 1.2 微波、太赫茲波簡(jiǎn)介14
• 1.3 研究目的和意義14-15
• 1.4 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)15-18
• 1.5 研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 理論方法20-30
• 2.1 B 樣條函數(shù)20-22
• 2.2 模型勢(shì)22-23
• 2.3 光場(chǎng)與物質(zhì)相互作用的理論方法23-26
• 2.4 含時(shí)薛定諤方程的一般求解方法26-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 B 樣條為基矢的數(shù)值求解方法30-41
• 3.1 零場(chǎng)下里德堡原子的能級(jí)值和波函數(shù)30-33
• 3.2 靜電場(chǎng)中里德堡原子的斯塔克能譜33-36
• 3.3 求解含時(shí)薛定諤方程的多態(tài)展開(kāi)方法36-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 微波場(chǎng)中里德堡堿原子的相干操控41-59
• 4.1 引言41-42
• 4.2 零場(chǎng)下里德堡鋰原子的布居數(shù)遷移42-54
• 4.2.1 單光子過(guò)程42-49
• 4.2.2 雙光子過(guò)程49-54
• 4.3 靜電場(chǎng)中里德堡鋰原子的多光子過(guò)程54-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第5章 太赫茲場(chǎng)中里德堡堿原子的相干激發(fā)及電離59-80
• 5.1 引言59-60
• 5.2 太赫茲脈沖序列與里德堡銣原子的相互作用60-69
• 5.3 半周期太赫茲脈沖與里德堡銣原子的相互作用69-73
• 5.4 太赫茲場(chǎng)中里德堡堿原子的光致電離73-79
• 5.5 本章小結(jié)79-80
• 第6章 里德堡態(tài)的制備及其共振吸收光譜的實(shí)驗(yàn)研究80-89
• 6.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)80-84
• 6.1.1 激光系統(tǒng)80-82
• 6.1.2 真空系統(tǒng)82-83
• 6.1.3 原子爐83-84
• 6.1.4 探測(cè)及信號(hào)處理系統(tǒng)84
• 6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果84-88
• 6.2.1 零場(chǎng)、靜電場(chǎng)中里德堡原子的共振吸收光譜84-86
• 6.2.2 里德堡原子探測(cè)太赫茲波實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)86-88
• 6.3 本章小結(jié)88-89
• 結(jié)論89-92
• 參考文獻(xiàn)92-103
• 附錄103-115
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單115-117
• 致謝117-119
• 作者簡(jiǎn)介119

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 ;Model Potential Calculations of Oscillator Strength Spectra of Rydberg Li Atoms in External Fields[J];Communications in Theoretical Physics;2009年08期

2 賈光瑞;張現(xiàn)周;任振忠;伍素玲;;Lithium atom population transfer by population trapping in a chirped microwave pulse[J];Chinese Physics B;2009年12期

3 董慧杰;王婷;李昌勇;趙建明;張臨杰;;Stark spectra of Rydberg states in atomic cesium in the vicinity of n=18[J];Chinese Physics B;2013年07期

  本文關(guān)鍵詞：里德堡堿原子相干操控及電離的若干問(wèn)題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：507783