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原子量子念的相干控制不仅对设计和控制化学反应过程及产物非常重要,而且对原子光学和量子光学中特殊量子态的制备、量子态的相干操控等具有很重要的意义。因此,利用激光与原子的相互作用实现布居数的相干控制,近十年已经成为研究的热点。本文基于碱金属原子的模型势方法,采用了求解处于静电场和一个一般含时外场中的碱金属原子含时Schr(o)dinger方程的多态展开(time-dependent multilevel approach,TDML)方法。该方法首先用零场下的原子波函数作为基函数通过对角化技术求出存在静电场时的波函数和Stark能谱,然后以存在静电场时原子的波函数作为基函数,将系统的含时波函数按这一基函数展开,并通过求解含时展开系数的一阶微分方程组求出任意时刻跃迁到任意一个Stark态的几率。该方法克服了常用的Floquet方法仅能适用于周期外场和只能计算平均跃迁几率的缺陷,不仅能够适用于一般含时外场,而且能够研究跃迁到任意态的几率随时间的演化规律。
本文在综述里德堡原子在外场中激发跃迁进展和各种求解含时薛定谔方程理论和方法的基础上,采用含时多态展开方法研究了超高斯啁啾激光脉冲作用下钾原子布居数跃迁的动力学过程。计算结果表明：在合适的激光参数下,采用超高斯啁啾脉冲可以实现布居数在量子态间的有效跃迁。通过对该体系动态Rabi频率的分析,可知控制Rabi震荡位相的适时跳转对实现布居数有效跃迁至关重要。
本文的计算结果有待实验的进一步验证,并将为实验研究量子态的操纵与控制提供理论指导。