Emission characteristics of two and three level systems

Abstract

In this thesis, we mainly focus on the two subjects. Firstly, we investigate the spontaneous emission from a V-type three-level atom. We mainly study the influence of quantum interference between the decay processes from the two upper levels to a lower level to which the upper levels are coupled by the same vacuum modes. The effects of quantum interference on the spontaneous emission spectrum are studied. These effects are shown to induce spectral narrowing and a dark line in the spectrum. The influence of the interference on the upper level populations is also examined. It is seen that the upper level populations are not simple exponential decays. In the second part of this study, the fluorescence spectrum of a driven two-level atom is evaluated. Both the resonance and the off-resonance cases, and the weak and the strong coupling regimes are investigated.

Bu tezde başlıca iki konu incelenmektedir. İlk olarak üç seviyeli sistemlerde kendiliğinden emisyon fenomeni üzerine çalışılmıştır. Özel olarak V tipi sistemlerde iki bozunma süreci arasındaki kuantum girişim etkilerine odaklanılmıştır. Bu bağlamda, girişimin kendiliğinden emisyon spektrumu üzerindeki etkileri gösterilmiştir. Aynı zamanda girişim fenomeninin atomik enerji seviyelerindeki popülasyonlar üzerindeki etkileri de incelenmiştir. İkinci bölümde ise uyarılmış iki seviyeli atomların ışıma özellikleri incelenmektedir. Bu bölümde zayıf ve güçlü eşleşme rejimleri, hem rezonans hem de rezonans dışı durumlar için çalışılmıştır.