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光谱学与光谱分析

(1+2+1)双共振多光子电离概率的理论研究

张贵银, 李梦君, 靳伟佳, 郑海明

Published Jan 1, 2013• 0 citations
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Abstract

共振增强多光子电离光谱技术已成为研究原子、分子高激发态能级结构的重要方法。运用光和物质相互作用的速率方程理论,推导出四能级物质系统1+2+1双共振增强多光子电离概率的解析表达式,以此为基础,理论模拟了电离概率随激发光强、激光脉冲宽度和碰撞弛豫速率的变化,发现在1+2+1多光子电离机制中,电离概率随光强的增加而增大,继而出现单步、双步激发饱和的现象,直至饱和值1;继续增大光强,电离概率将围绕饱和值1窄幅振荡,振荡幅度随光强增加而增大。随激光脉冲宽度的增大,电离概率从零开始逐渐增大直至饱和值1。而随碰撞弛豫速率的增大电离概率以线性规律减小。

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随着光学调控技术的不断发展,人们已经实现了利用多种光学自由度完成的全息成像,其中包括经典光的轨道角动量全息术。结合量子纠缠光的性质研究,近年来,还实现了基于纠缠光子对的轨道角动量全息技术,并展现出了优于经典光轨道角动量全息术的精度和稳定性,具有良好的应用前景。然而,与经典光源相比,量子纠缠光源的实现需要满足更复杂的条件,这使得其优势难以在实际应用中发挥作用。为此,提出了一种利用经典光的关联性质来实现轨道角动量全息的设计方案,并通过理论推导和数值模拟,验证了其可行性。结果表明,该方案与利用量子纠缠实现的轨道角动量全息效果相似。这种利用经典关联光实现轨道角动量全息的方案不仅拓展了经典光学关联的理论价值和应用方向,还提供了一种利用低成本来改进现有全息技术的思路。

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双数态是量子相位估计问题中的有用资源,其作为马赫-曾德尔干涉仪输入态,可使得相位测量精度突破标准量子极限。然而,符合计数探测导致双数态的相位分布函数(即似然函数)出现多峰结构,出现相位模糊。针对这一问题,提出一种可消除相位模糊的简便方案,并对其有效性进行分析。该方案的核心是将N光子双数态和单光子分别注入干涉仪中,使得总的相位分布函数具有单峰结构,由此得到唯一最大似然估计量,该估计量的涨落在整个相位区间均优于标准量子极限。

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