Кооперативное излучение многоатомных систем с учетом кулоновского взаимодействия

• Автор: Зайцев, Александр Иванович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 191 c. : ил

Глава I. Радиационный сдвиг коллективных

сверхизлучательных уровней

§ І.І Собственно-энергетическая часть

взаимодействия двух атомов

§1.2 Радиационный сдвиг коллективных энергетических уровней протяженных систем . о . о О

Глава II. Полуклассическая теория кооперативного

излучения

§ 2.1 Основы полуклассического подхода к

излучению распределенных сред

§ 2.2 Приближение про свойственно -однородных волн

§ 2.3 Влияние однородного и неоднородного уширений на динамику и спектр кооперативного излучения
§ 2.4 Сверхизлучение при учете пространственной протяженности
Глава III. Сверх излучение с учетом кулоновского
взаимодействия
§ 3.1 Уравнение для матрицы плотности двухуровневого атома в классическом электромагнитном поле
§ 3.2 Баланс энергии при кооперативном
излучении
§ 3.3 Пространственно-однородная модель
§ 3.4 Сверхизлучение малой системы С Л, )
с учетом кулоновского взаимодействия

§ 3.5 Сверхизлучение протяженной системы ( 1_, > X ) без учета кулоновского
взаимодействия
§ 3.6 Сверхизлучение протяженной системы ( Ь > X ) с учетом кулоновского
взаимодействия
Заключение
Литература

Актуальность проблемы В связи с развитием экспериментальных возможностей генерации и измерения сверхкоротких импульсов все большее значение приобретает проблема кооперативного поведения атомов при взаимодействии их с излучением. Исследование кооперативных когерентных процессов в излучении является одним из направлений современной нелинейной оптики.
Система атомов, взаимодействующих друт с другом через общее магнитное поле, излучает быстрее, чем система невзаим-действующих атомов. Это происходит благодаря тому, что в процессе излучения система самоцроизвольно переходит в коллективное атомное состояние, в котором атомные дипольные моменты перех одов скоррелированны, т.е. в системе образуется макроскопический дипольный момент. Такой тип излучения принято называть сверхизлучением ( сверхфлюоресценция, кооперативное излучение).
Явление сверхизлучения впервые было предсказано Дике [I] . Рассматривая систему ь/ двухуровневых [48] атомов, размеры которых много меньше длины волны излучения, как еди -ную квантомеханическую систему, Дике показал, что дал нее существуют такие коллективные квантовые состояния ,
что в процессе излучения или поглощения фотона ггъ может изменятьс я на I , а квантовые числа *£ и £ не изменяются. Зцесь па. - собственное значение третьего компонента энергетического спина - характеризует энергию возбуждения системы Е = Ксдпь, X - собственное число квадрата полного энергетического спина и р - дополнительное квантовое число (-У/2 4г4л//2*|тИ^.Х ). Неизменность квантового числа х для системы Дике (размеры много меньше длины вол-
*х л (4)
1ренебрегая зависимостью 21лсот р , то есть полагая р=-1ов*- е ,
(4)
?де е,- о , для матриц затухания и сдвига Л «с получаем
1эмбовский сдвиг частоты отдельного атома будем считать вклю-1енным в величину резонансной энергии.
В случае протяженной системы, как показано в работах [42 - 44] , можно перейти к коллективным однократно возбужденным состояниям, приближенно диагонализирующим матрицу затухания
Это преобразование приближенно диагонализирует также и матрицу здвига Ддл , как видно из выражения для недиагональных элементов. ( Суммирование по номерам атомов заменяем, предполагая однородность образца, интегрированием по координатам атомов).

!*> -=У‘1/г йк I Ф>
(V)
еде ф - основное состояние системы, ак=а)о