椭球型色散分布非磁性单轴各向异性材料中二能级原子的量子特性

摘要

非磁性单轴各向异性材料是目前广泛研究的一种材料，它表现出许多与各向同性材料不同的物理特性。本文主要研究了将二能级原子置于银和二氧化钛周期性堆叠构成的非磁性单轴各向异性材料中的自发辐射，以及在强泵浦场驱动下的共振荧光谱和压缩荧光谱。首先，我们从系统的哈密顿量出发，通过绘景变换和二阶微扰理论，推导出修饰态下二能级原子的主方程和Bloch方程。其次，利用Bloch方程、量子回归定理和拉普拉斯变换，获得了二能级原子的共振荧光谱和噪声谱的解析表达式，从而发现其谱线分布主要由原子的自发辐射速率决定。基于非磁性单轴各向异性材料中的格林函数，发现二能级原子的自发辐射速率又取决于材料的有效介电常数。此外，依据材料的有效介电常数与材料中电磁场频率间的关系曲线，我们选取了材料满足椭球型色散关系的电磁场频率作为研究范围。
　　研究结果表明:在不考虑材料损耗的情况下，置于材料中的二能级原子的普赛尔系数与材料中电磁场频率密切相关;而且其共振荧光谱出现右峰值比左峰值大的非对称现象以及噪声谱的压缩现象。此外，二能级原子的普赛尔系数、共振荧光谱和压缩荧光谱主要由二能级原子辐射光场中的非寻常光决定。同时在考虑材料损耗的情况下，我们发现原子的自发辐射速率是不考虑材料损耗情况下的一半，但原子辐射噪声谱的压缩却增加了一倍。最后，我们还研究了在不考虑材料损耗情况下，将二能级原子嵌于氮化镓和二氧化硅周期性堆叠构成的非磁性单轴各向异性材料中的自发辐射情况，以及在强泵浦场驱动下的共振荧光谱和压缩荧光谱。其结果与不考虑材料损耗情况，将二能级原子嵌于银和二氧化钛周期性堆叠构成的非磁性单轴各向异性材料内相应的结果类似。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 非磁性单轴各向异性材料中的格林函数

1．2．1 格林函数的推导

1．2．2 格林函数的运用

1．3 本文的工作

第二章 椭球型色散分布非磁性单轴各向异性材料中二能级原子的量子特性

2．1 模型和主方程

2．2 共振荧光谱和压缩荧光谱

2．3 不考虑银和二氧化钛超材料的损耗，二能级原子的量子特性

2．4 不考虑氮化镓和二氧化硅超材料的损耗，二能级原子的量子特性

2．5 考虑超材料的损耗，二能级原子的量子特性

2．6 本章小结

第三章 总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢