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由单原子形成的微型激光对于我们研究量子电动力学的新效应而言非常重要。这主要是因为在单原子系统中,我们不用再考虑原子数的起伏并可以精确地解出其主方程。在光学领域内,人们已经研究了关于自由空间高Q光学腔的很多量子效应,如,真空拉比分裂、光子反聚束、量子逻辑门的条件相移等。对于在这种微型高品质光学腔中产生的单原子激光,人们已经研究了光子统计以及场的一些力学性质。不久前,通过用一外加相干场激发囚禁在高品质因子微腔内的单原子,人们成功地制备出单原子激光。这种激光与我们熟知的多原子激光有很大的不同。在一定条件下它可以产生非经典光,如强压缩光,且激光线宽随泵浦率一起增加。由于单原子激光器一次只发射一个光子,我们可将其作为单光子脉冲的发射源。单原子激光器的这种特性使得它在光子信息工程等领域具有美好的前景。另一方面,早在1969年Mollow就提出了修饰态激光的概念,他预言受强场驱动的二能级原子系统会出现光学增益和吸收现象。该预言随后经实验得到证实。修饰态激光,是由在驱动原子修饰态子能级间反转跃迁的增益所产生的激光。它可以通过一个或多个光子的受激发射完成。
本文研究单原子修饰态激光中驱动场线宽对腔场统计性质的影响。一般人们都认为,线宽会导致光学系统发生退相干现象,其效应都是消极的。然而本文中,情况却并非如此。通过修饰态变换、构造新算符,解出数态表象下系统主方程的稳态解。我们发现了一些有趣的现象:随着驱动场线宽的增加,腔场的平均光子数增大而光子数的方差却一定程度的减小。造成这样反常现象的主要原因是:原子所在的电磁真空库由于驱动场线宽发生了改变,而这种改变又影响了原子能级间的布居跃迁速率和驱动原子的相位衰减速率,近而影响了原子一腔之间的关联。即,线宽引起的噪声虽然使裸态原子发生退相干但却增加了修饰态原子能级间的非相干跃迁,使系统的量子干涉加强,从而出现上述有意义的现象。