Динамика оптических переходов в лазерах и экзотических атомах в сильных поляризованных световых полях

• Автор: Рябинина, Мария Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 172 с.

Содержание
Введение
1. Нелинейная динамика зеемановского лазера
1.1 Введение
1.2 Уравнения для матрицы плотности в представлении поляризационных моментов
1.3 ’’Главное” решение
1.4 Точное решение для случая одной поляризации
1.5 Решение для случая одновременного присутствия правой и левой круговых поляризаций
1.5.1 Решение с учетом вклада высших моментов с к = 2,3, д = ±1
1.6 Динамика поляризационных моментов при заданных полях и в зеема-новском лазере
1.7 Динамика амплитуд волн круговой поляризации в зеемаиовском кольцевом лазере с однонаправленной генерацией
1.8 Выводы по первой главе
2. Нелинейная динамика поперечной поляризационной структуры поля
в зеемановском лазере
2.1 Поперечные поляризационные структуры в лазерах
2.2 Поперечно - поляризационная динамика кольцевого лазера с вращением изображения и аксиальным магнитным полем на активной среде
2.2.1 Моды в незаполненном кольцевом резонаторе с вращением изображения
2.3 Уравнения для активной среды
2.4 Численная модель
2.5 Численные результаты
2.5.1 Изотропный резонатор
2.5.2 Поляризационно - анизотропный резонатор
2.6 Выводы по второй главе

3. Лазерная стимуляция рекомбинации позитронов и антипротонов короткими световыми импульсами
3.1 Введение
3.2 Расчет вероятности свободно-связанного перехода
3.2.1 Теоретическая модель
3.2.2 Компоненты электрического поля
3.2.3 Волновые функции
3.2.4 Расчет сечения рекомбинации
3.2.5 Вычисление радиальных интегралов
3.3 Влияние формы и параметров импульса
3.4 Оценки скорости лазерно - индуцированной рекомбинации
3.5 Выводы по третьей главе
4. Лазерно — индуцированные процессы в антипротонном гелии
4.1 Введение
4.2 Квази-7г - импульсы для переходов с вырождением
4.3 Выводы по четвертой главе
Заключение
Приложение
Приложение
Приложение
Список использованных источников

Введение.
Общая характеристика работы.
Актуальность темы. Поляризационные явления в лазерах и лазерной спектроскопии в последнее время стали привлекать к себе все большее внимание специалистов, работающих в области физики лазеров. Эффекты поляризации электромагнитного поля и его взаимодействия со средой, в частности, с зеемановской структурой активной среды лазеров, являются фундаментом для понимания процессов взаимодействия поля с веществом. Исследование поляризационных явлений в лазерах и спектроскопии имеет почтенную историю. Наиболее ранние работы van Haeringen W., de Lang H. [1] и Sargent M. [2], а также книги А.П. Войтовича и его коллег [3], работы А.М. Хромых с соавторами [4, 5, 6, 7] и группы Э.Е. Фрадкина [8, 9, 10], связанные с исследованием лазерных гироскопов, показали значимость поляризационных эффектов в спектроскопии атомарных газов, использующихся в качестве активной среды лазеров. Несколько позже, в связи с возрастающей потребностью в мощных источниках, внимание исследователей привлекли лазеры на красителях и твердотельные лазеры, в которых на поляризационные явления, характерные для газовых лазеров, обращалось существенно меньшее внимание. В настоящее время возрос интерес к исследованию поляризационных эффектов в неплоских кольцевых, волноводных и полупроводниковых лазерах, в частности, в лазерах с вертикальным выходом излучения (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser). Отметим, что, когда в 80-е годы возобновились исследования в области нелинейной динамики взаимодействий типа поле - вещество, техника поляризационно - селективной оптической накачки потребовалась для создания экспериментального аналога двухуровневого атома, весьма популярного в теории. Принципы, которые легли в основу методов охлаждения атомов и создания лазерных ловушек, удостоенные в недавнем прошлом Нобелевской премии, не могут быть экспериментально реализованы без знания тонкостей процессов взаимодействия поляризованного света с переходами между магнитными подуровнями [11]. Интересы в области спектроскопии проиллюстрированы в ранних работах Нап-sch и его коллег [12], которые вошли в учебники по применению спектроскопических

уделялось поиску стационарных стабильных решений в резонаторах с существенной циркулярной или линейной анизотропией, когда поляризация волн в основном определялась резонатором, например в резонаторе с брюстеровскими окнами. Особый интерес представляет исследование динамики слабо анизотропных лазеров. В этом случае вектор электрического поля может свободно эволюционировать в поперечной плоскости.
Одномодовые газовые лазеры со слабой анизотропией резонатора представляют собой один из классов лазеров, в котором интенсивно исследуется динамика векторного электрического поля. При моделировании динамики таких лазеров и проведении экспериментов, в основном, рассматривается изменение поляризации излучения при модуляции усиления, длины резонатора и при включении обратной связи.
В большинстве работ по поляризационной динамике лазеров характеристики выходного пучка исследуются в одной точке поперечной плоскости, например, в центре пучка. На периферии выходного пучка поляризация света будет такой же, как и в центре, если в лазере генерируется одна поперечная мода. При увеличении количества генерируемых поперечных мод в лазере формируются более сложные поляризационные структуры.
Поперечный профиль поля в лазерном резонаторе определяется числом участвующих в процессе генерации поперечных мод. Параметром, определяющим это число, является число Френеля резонатора [46], N = а2/(с£А) (а - радиус апертуры лазера, с!
периметр резонатора, А - длина волны излучения). Появление новых лазерных систем, таких как полупроводниковые лазеры с вертикальным резонатором (УСЗЕЬ), излучение в которых происходит с достаточно большой по площади поверхности, а также лазеров с большим усилением, позволило перейти к режимам работы с большими числами Френеля, что также стимулировало интерес к исследованиям поперечной динамики. При проведении численных экспериментов для моделирования поперечной динамики в лазерах необходимо применять довольно сложные методы, требующие большого объема вычислений. Появления компьютерных систем с достаточными вычислительными мощностями во многом стимулировало постановку новых задач в поперечной нелинейной оптике.
Режимы работы лазерных систем, в которых существенным является поперечная