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本文以克尔介质腔中非关联双模相干光场与V型三能级原子共振相互作用系统为理论模型,从密度算符着手,推出了该系统及子系统(原子和光场)的纯度和密度算符间距的数学表达式。利用数值计算和图形分析,首先讨论了对高激发态原子,克尔效应和初始光场强度对子系统原子(光场)纯度演化特性的影响。
结果表明:克尔效应和初始平均光子数对子系统纯度有很大的影响,当光场很强时克尔效应的增强能减弱原子和光场的关联程度。具体表现为:随着克尔效应的增强,子系统纯度呈现周期性变化,继续增大克尔效应,其周期性被破坏,子系统纯度的值增大,原子和光场的关联减弱。另外,为了进一步研究该相互作用系统中两子系统(原子和光场)间的信息差异,讨论了对不同的原子初始态和初始光场强度,克尔效应对系统及两子系统密度算符间距的时间演化特性的影响。结果表明:首先,当不存在克尔介质时,无论原子初始处于哪种状态,系统和原子密度算符间距的振荡均呈现崩塌、复原现象。其次,随着克尔效应的增强,(1)原子初始态为激发态、初始光场较弱时,系统中原子和光场密度算符间距的演化曲线呈现周期性变化,且克尔效应越强周期性越明显;但随着初始平均光子数的增大,其周期性在克尔效应增强到一定程度会被破坏。(2)原子初态为基态时,原子间距的演化曲线逐渐变成一条直线,原子末态几乎不随时间变化,处于稳态,光场间距的演化曲线不断振荡。最后,激发态和基态原子两种情况下,随着克尔效应的增强,原子间距的值越来越小,即原子末态离初态愈来愈“近”,表现了克尔介质的态囚禁效应;光场间距的值增大,即光场末态离初态越来越“远”,这是光场与克尔介质相互作用的结果;系统间距的演化曲线保持在1,即在正交态附近振荡。