相干及部分相干物質波的傳輸特性研究.pdf

1、激光冷卻原子技術的發(fā)展以及玻色-愛因斯坦凝聚體在實驗室的實現(xiàn),為人們提供了研究相干物質波、部分相干物質波的實驗平臺?，F(xiàn)有的理論研究主要針對絕對零度以及有限溫度下的玻色-愛因斯坦凝聚體,其研究方法是基于平均場近似下的GP(Gross-Pitaeviskii)方程以及兩組分的方法。物質波體系被分離成凝聚組分和非凝聚組分，其內部動力學問題得到了較多的研究。在研究物質波的傳輸、演化特性時，人們所關心的是物質波作為一個整體的密度及位相演化情況。本

2、論文研究的主要內容是相干及部分相干物質波的傳輸特性。與平均場近似下的GP方程及兩組分方法不同，本論文中我們始終把物質波體系當作一個整體來進行處理。
　　 張量光學是處理光束三維演化的簡便而有效的方法。它不但可以分析三維各個方向的演化情況，還可以分析各個方向存在著耦合的情況。在物質波領域，由于實驗裝置的各種不對稱設置，相干物質波會表現(xiàn)出非均勻、各向異性的像散特性。常規(guī)的標量ABCD方法已經不能描述和研究這種特殊的物質波了。針對這種

3、情況，本論文根據(jù)光波與物質波的相似性，從海森堡方程出發(fā)，把張量的形式發(fā)展到了物質波領域。推導出一般像散物質波的張量ABCD定律。經過計算，我們發(fā)現(xiàn)，一般像散物質波的原子密度和等相面在演化過程中會發(fā)生旋轉。
　　 冷原子體系和非理想BEC可看成部分相干的物質波，我們提出了部分相干物質波的張量ABCD定律。該定律針對的是廣泛存在于實驗的，具有部分相干性的冷原子物質波體系。部分相干物質波的張量ABCD定律描述了物質波場一階關聯(lián)函數(shù)的演

4、化和傳輸情況。利用該定律，本論文計算了部分相干物質波相干長度在重力場中的演化，發(fā)現(xiàn)演化和傳輸有助于物質波相干性的增加。
　　 原子與光子的重要不同是，原子之間存在著碰撞等相互作用，而光子之間不存在相互作用。本論文研究了具有原子間排斥相互作用的物質波的演化情況。本論文把非線性光學的等效復曲率方法發(fā)展到了物質波領域，計算了相互作用物質波的幾率振幅的演化。并比較了相互作用物質波與理想物質波（無相互作用的物質波）在物質波聚焦中的區(qū)別。本

5、論文還采用數(shù)值計算的方法分析了相互作用物質波相位分布的情況。發(fā)現(xiàn)高斯型物質波的位相分布會由初始時刻的中心位相落后變成超前。相互作用物質波的位相隨著空間位置的變化較理想物[中文摘要]質波劇烈。
　　 本文的結果把光學中處理演化和傳輸?shù)姆椒òl(fā)展到物質波領域，找到物質波與光波之間的對應關系。本論文提出的物質波張量方法以及相關的張量ABCD定律是處理相干、部分相干物質波演化問題的簡單而有效的方法。對進一步研究物質波的各種特性及其應用具有