采用量子化的密度矩阵理论，对级联三能级原子束在具有不同径向阶次的柱对称拉盖尔-高斯（LG）型飞秒脉冲激光场中所受的光学势和光学偶极力（ODF）进行研究。结果表明：在飞秒脉冲激光场中，ODF的大小以两倍于激光载波频率的频率作周期性振荡；在n阶径向模式的LG型激光场作用下，径向偶极力具有2n个节线圆，在节线圆的两侧偶极力方向相反，因此原子将发生分束，从而被俘获到不同的光势阱内；在负/正激光场失谐条件下，形成n+1个光学势阱/垒数；在相同光场峰值强度下，随着光束径向阶次n的增大，主势阱/垒的深度保持不变，但主势阱/垒的空间范围变窄，光学势的径向梯度增加，从而使得ODF增大。因此，采用高阶LG光束可以将粒子束缚在更窄的光学势内，更有利于粒子的精准操控和俘获。

利用量子理论,采用数值计算的方法对体系纠缠熵进行分析,得出光场相干参量、 模间光子数、Kerr介 质系数以及失谐量对级联三能级原子纠缠演化的影响。结果显示：纠缠强度随光场强度的增强而逐渐增强,模间 光子数的增加可以使纠缠变得稳定。Kerr效应在光子数较多时影响显著。Kerr系数不变时,失谐量的增加会使纠 缠强度增强,但这种影响主要体现在相互作用初期。

利用J-C模型,采用数值计算方法研究了相干态光场与级联型三能级原子相互作用过程中场的压缩效应和反聚束效应。讨论了选择原子测量对相干态光场与级联型三能级原子相互作用过程中场压缩效应和反聚束效应的影响。

考虑双模纠缠相干光场中,其中一束光场注入腔中与一个级联型三能级原子发生共振相互作用的情况。采用数值计算方法,研究了另一束腔外光场的压缩效应,反聚束效应以及描述双模场相关性的Cauchy-Schwartz不等式等量子特性的演化规律。讨论了采用选择原子测量方法和纠缠光中参与原子相互作用的光场的强度对另一束腔外光场量子特性的影响。研究结果表明,采用选择原子测量方法和选择参与相互作用的光场的强度,可导致未参加相互作用的光场量子特性的明显增强。

研究了在高 Q Kerr 介质腔中,级联三能级原子与二项式光场相互作用过程中场熵的演化特性。数值计算结果表明:当原子初 态处于非相干叠加态时, 附加 Kerr 介质可以提高场熵的值,使原子和光场之间的纠缠程度增强,超过一定值后场熵值反而会降低,纠缠程度减弱, 场熵振荡周期变长;当原子初态处于相干叠加态时,附加 Kerr 介质会降低场熵的值,原子和光场间的纠缠减弱,只有当介 质参数达到一定值后才能提高场熵值,增强纠缠,之后的演化规律和原子处于非相干叠加态时一致。

研究了级联三能级原子与单模相干光场相互作用系统中场相位的动力学特性，讨论了原子运动和场模结构以及原子－光场耦合强度对光场相位概率分布和相位扩散的影响。研究结果表明：场相位的动力学特性不仅决定于原子－光场的耦合强度，而且通过时间因子决定于原子的运动速度与场模结构参量。

运用全量子理论并借助于数值计算方法，研究了与级联三能级原子相互作用的二项式光场的反聚束效应和压缩效应等量子特性，讨论了光场的初始参量对光场量子特性的影响。结果为：当初始光场处于相干态时，光场的反聚束效应间断出现，光场存在较短时间的压缩效应；当初始光场处于中间态时，光场呈现出持续的反聚束效应，其压缩效应的深度和持续时间增加；当初始光场过渡到数态时，光场仍然呈现出持续的反聚束效应，但压缩效应明显减弱直到消失。结果表明：在与原子相互作用过程中，二项式光场展现出显著的非经典性质。

研究了相干态光场与级联型三能级原子相互作用过程中场熵的演化特性,数值计算结果表明:场熵随时间的演化具有明显的振荡特性,并且受相干态光场强度|α|变化的影响,当|α|较小时随|α|的增大,场熵的平均值增大,当|α|大于一定值时,场熵的振荡演化出现崩塌和复苏现象,熵的平均值反而随|α|的增大而变小.

研究了二项式光场与级联型三能级原子相互作用过程中场熵的演化规律,结果表明:场熵随时间的演化是振荡的,并受到光场参数η和M的影响,且η和M对场熵的影响相类似,随着η值或M值的不断增大,场熵振荡的周期性被破坏,最大值和平均值增大,场与原子的总体关联程度增强;当ηM的值较大时,场熵的演化振荡出现崩塌和复苏现象,演化曲线受到一个"载波"的调制作用.

研究了级联三能级原子与非耦合双模场相互作用时的熵特性,讨论了原子与场的耦合系数及原了初始态对原子熵的影响.