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研究生: 潘冠錡
Guan-Chi Pan
論文名稱: 量子干涉現象的時域分析
Time-Domain Analysis of the Quantum Interference Phenomena
指導教授: 余怡德
Ite A. Yu
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2003
畢業學年度: 91
語文別: 中文
論文頁數: 71
中文關鍵詞: 量子干涉現象
外文關鍵詞:
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  • 量子干涉現象是指原子在兩道以上的雷射光作用之下,各躍遷途徑互相干涉的現象,這會導致雷射的吸收增強、削弱、完全透明或甚至是增益。過去,我們對量子干涉現象著重在頻率軸上的光譜分析。本篇論文主要著重在時間軸上的分析,探討雷射瞬間開啟後,光與原子的交互作用如何達到穩定。
    我們研究二能階的單光子躍遷系統與三能階的電磁波引發透明 (electromagnetically induced transparency,簡稱EIT)系統之行為,發現他們與彈簧系統的運動方程式類比,提供我們了解這兩個系統的簡單圖像。四能階的光子開關(photon switching,簡稱PS)系統是一個可以用開關雷射(switching laser)決定探測雷射(probe laser)是否被吸收的系統。其行為無法與彈簧作類比,經由黑暗態與非暗態的分析後,可將其分解為二能階與EIT兩個子系統,有助於我們了解PS系統的行為。

    最後我們討論光在介質中傳播與衰減,屬於空間上的分析。我們用了切片法與時變微擾兩種方法,但是未能有效處理僅含單顆光子的脈衝之計算,這將是未來可以繼續發展的方向。


    摘要 1 致謝 2 目錄 3 第一章 簡介 4 第二章 二能階系統 7 2-1 系統介紹與光學布拉赫方程組(Optical Bloch Equations) 7 2-2 二能階系統的行為 8 第三章 電磁波引發透明系統 11 3-1 系統介紹與光學布拉赫方程組(Optical Bloch Equations) 11 3-2 電磁波引發透明系統的行為 12 3-3 緩慢條件(Adiabatic Condition) 13 第四章 同調居量捕捉系統(Coherence Population Trapping) 19 4-1 暗態分析(Dark State Analysis) 19 4-2 緩慢條件 20 4-3 同調居量轉移 21 第五章 光子開關系統(Photon Switching) 25 5-1 系統介紹與光學布拉赫方程組(Optical Bloch Equations) 25 5-2 暗態分析 26 5-3 光子開關系統的行為 29 第六章 光在介質中的傳播與衰減 36 6-1 光子數目的計算 36 6-2 光在介質中的運動方程式 38 6-3 切片計算法 38 6-4 微擾理論的應用 39 第七章 總結 45 附錄A 彈簧系統 46 附錄B 雙電磁波引發透明系統與交互作用暗共振系統之比較 48 附錄C STIRAP系統 51 附錄D 以雙光子躍遷取代交互作用暗共振系統的微波 56 附錄E 激發態線寬不相等的光子開關系統 57 附錄F 快速測量電磁波引發透明(EIT)窄線寬光譜 59 附錄G 非對稱電磁波引發透明系統 62 附錄H 玻色-愛因斯坦凝結(BEC)實驗Loading Beam效應分析 67 附錄I 雷射系統的方程式 70 參考資料 72

    [1] 林重維,碩士論文,“黎曼能階對電磁波引發透明的影響”,清華大學物理系,(1999)。
    [2] 陳韻文,碩士論文,“量子干涉非線性光譜之理論計算”,清華大學物理系,(2000)。
    [3] 廖彥安,碩士論文,“量子干涉現象之光譜測量”,清華大學物理系,(2001)。
    [4] 陳應誠,博士論文,“低溫原子之同調性導致現象”,清華大學物理系,(2002)。
    [5] 蘇蓉容,碩士論文,“量子干涉現象的費曼圖形分析法”,清華大學物理系,(2001)。
    [6] S. E. Harris and Yamamoto, "Photon Switching by Quantum Interference", Phys. Rev. Lett. 81, 3611(1998)
    [7] M. Weitz, B. C. Young, and S. Chu, "Atomic Interferometer Based on Adiabatic Population Transfer", Phys. Rev. Lett. 73, 2563(1994)
    [8] M. Fleischhauer and M. D. Lukin, "Dark-State Polaritons in Electromagnetically Induced Transparency", Phys. Rev. Lett. 84, 5094(2000)
    [9] M. D. Lukin, S. F. Yelin, M. Fleischhauer, and M. O. Scully, "Quantum interference effects induced by interacting dark resonance", Phys. Rev. A 64, 3225(1999)
    [10] R. Unanyan, M. Fleischhauer, B. W. Shore, K. Bergmann, "Robust creation and phase-sensitive probing of superposition states via stimulated Raman adiabatic passage (STIRAP) with degenerate dark states", Opt. Commun. 155, 144(1998)
    [11] A. E. Siegman, LASERS (University Science Books).

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