利用超短脈衝雷射控制光締合反應的理論研究

《利用超短脈衝雷射控制光締合反應的理論研究》是依託大連理工大學,由叢書林擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：利用超短脈衝雷射控制光締合反應的理論研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：叢書林

項目摘要

採用三維含時量子波包方法和約化密度矩陣理論研究利用超短（飛秒或皮秒）脈衝雷射控制光締合反應。計算光締合幾率、反應速率和光締合分子的取向度，描繪激發態和基態分子布居隨時間演化的物理圖像。基於pump-dump技術和受激拉曼絕熱通道(STIRAP)原理，控制超冷碰撞原子的光締合過程，控制光締合分子處於基電子態的基振轉態（或者選擇的振轉態），最佳化脈衝參數，尋找最佳的光締合通道，排除或者利用鄰近能級對光締合過程的影響；利用紅外短脈衝雷射驅動碰撞原子在基態勢能面上直接產生振轉激發態或振轉基態分子。探討利用激發態波包的相干性和Stark能級移動來控制光締合過程。通過本課題的研究，期望對光締合機理有一個更清晰的認識；能夠解釋和模擬最新的光締合實驗結果；為實驗工作者提供有價值的光締合控制方案。

結題摘要

我們已經順利完成了《申請書》(No. 10974024)擬定的研究內容和計畫。1. 發展理論方法、理論模型和編寫計算程式：(1) 針對短程高、低溫光締合過程，編寫了含有溫度效應與高階分波散射的二維量子波包計算程式。(2) 針對中、長程超低溫光締合過程，採用映射傅立葉格線(MFG)方法編寫了研究超冷光締合的計算程式。(3) 基於密度矩陣和量子波包理論，發展了通過受激拉曼絕熱通道(STIRAP)的光締合理論模型。(4)建立了三種量子散射理論模型，用於研究電、磁場對光磁締合過程的調製作用。2. 控制方案和研究內容：(1) 採用超短脈衝雷射控制碰撞原子在長程、中程和短程區域超冷光締合過程。採用慢上升、快下降的整形脈衝操縱光締合反應，降低了締合分子返回到自由原子態的幾率；研究了利用超短脈衝鏈控制超冷Cs 原子光締合過程，討論了脈衝鏈的脈衝數目、形狀和相對位相對光締合幾率的影響；研究了利用調製雙色脈衝雷射場控制Cs及Pb 原子光締合動力學，光締合效率與調製雙色脈衝雷射場的包絡相位和包絡周期密切相關，通過最佳化雷射參數，可以提高光締合效率；提出採用三階位相可調的雷射脈衝來提高光締合效率的控制方案,分析了光締合效率與三階位相調製係數及脈衝面積之間的關係；提出利用調頻脈衝結合STIRAP技術操縱光締合過程，極大地提高了光締合分子產率。(2) 提出利用超短脈衝雷射控制短程高溫光締合反應以及控制締合分子振轉量子態的理論方案。考慮了玻爾茲曼分布及溫度效應，計算了Cs原子光締合反應幾率。(3) 採用量子散射理論研究了電場和磁場對超冷原子長程光磁締合的調製作用。考慮精細和超精細結構，研究了電磁場對碰撞原子Feshbach共振和量子散射性質的影響，發現了高階分波Feshbach共振分裂、干涉和特徵交換等有趣現象。(4) 提出利用飛秒脈衝雷射操縱冷及超冷分子定向與解離動力學等多種有效控制方案。 共有14名博士生(畢業5人，在讀9人)和3名碩士生(畢業1人，在讀2人)參加了本課題的研究工作。發表研究論文27篇，其中國外期刊論文23篇，國內期刊論文4篇。