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光子带隙热库中原子相干性质的理论研究

【摘要】: 光子晶体,又称光子带隙热库,是一种介电常数呈周期性分布的人工电介质结构,近年来引起了人们的广泛兴趣,其在量子光学领域有着重要的研究价值。研究表明由于在光子晶体中的光子热库(光子带隙热库)性质与真空场热库有着显著的不同,因此也会导致截然不同的量子相干效应,如光场的局域性、光子-原子束缚态等。 本文将就光子带隙热库中原子系统的量子相干效应进行深入的研究,所考察的对象包括原子系统的自发辐射光谱和吸收光谱。我们讨论了在光子带隙热库中四能级原子的自发辐射相消现象,给出了光子带隙热库环境下实现相消干涉的粒子数捕获条件,并在缀饰态表象下解释了相消干涉的物理本质。我们成功地在各向异性光子带隙热库中原子的密度矩阵方程中引入了自发辐射弛豫项,探讨了一种利用密度矩阵方程计算光子带隙热库中原子吸收光谱的方法,并利用此方法分析了两种不同的原子模型的吸收性质。相比于真空场热库中的情况,量子相干效应对光子带隙热库中原子的自发辐射性质和吸收性质产生了不同的影响。 光子晶体中,非比寻常的光子能量色散关系为光与物质相互作用提供了新的课题。其中,光子带隙热库的性质以及其中发光介质的量子光学性质是需要解决的重要物理问题之一。相信我们这里所做的理论研究,会为今后相关领域内的实验研究提供重要的理论依据。

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