Резонансы когерентного пленения населенностей в атомарных парах рубидия-87

• Автор: Казаков, Георгий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 151 с. : ил.

1 Расчёт линии поглощения
1 1 Атом 87Rb в двухчастотном лазерном поле
I 2 Оператор взаимодействия
I 2 I Поляризация электрического поля
1 2 2 Матричные элементы оператора дипольного момента
13 Интеграл столкновений
1 4 Учет немонохроматичности лазерного излучения
1 5 Релаксационные процессы
1 5 I Релаксационные процессы в основном состоянии
1 5 2 Релаксационные процессы в возбужденном состоянии
1 6 Уравнения линии поглощения
Выводы к главе 1
2 Возбуждение тёмного резонанса с использованием двухчастотной лазерной накачки
2 1 Возбуждение темного резонанса циркулярно поляризованным лазерным полем без дополнительной накачки
2 2 Тёмный резонанс на П2-линии в парах 87Rb при использовании лазерной накачки, неколлинеарной пробному нолю
2 3 Световые сдвиги, индуцированные полем накачки
Выводы к главе 2
3 Особенности КПН-резонансов в парах 87Rb при взаимодействии с полем сонаправленных линейно-поляризованных волн
3 1 Условия возникновения тёмного резонанса на 0-0 переходе
3 2 Зеемановская структура основного состояния «Паразитные» А-системы
3.3 Структура центрального резонанса в конфигурации “lin 1 lin”
3 4 Конфигурация «lin || lin» структура центрального резонанса и световые сдвиги
3 5 Контраст центрального резонанса сравнение с экспериментом
3 6 Кратковременная стабильность стандарта частоты в пределе дробового шума для различных схем возбуждения
Выводы к главе 3
4 Двойной радиооптический резонанс при лазерном возбуждении в парах 87Rb
4 1 ДРОР при одночастотной лазерной накачке световые сдвиги и оценка стабильности
4 2 Метод возбуждения ДРОР с двухлазерной накачкой
4 3 Сравнение эффективностей двух- и однолазерной накачки
Выводы к главе 4
Заключение
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В

Когерентное пленение населённостей (КПН) возникает при определённых условиях в многоуровневых квантовых системах. Начало теоретического [1-2] и экспериментального [3-6] исследования этого явления относится к 70-м годам прошлого века. С того времени было достигнуто понимание многих аспектов явления КПН [7-8], и оно находит своё применение в различных областях науки и техники.
Сущность явления КПН заключается в возникновении в квантовой системе, взаимодействующей с многомодовым электромагнитным (лазерным) излучением, особого суперпозиционного состояния |*РЛГ), не взаимодействующего с этим излучением. Рассмотрим возникновения подобного состояния на простейшем модельном примере трёхуровневой Л-системы (Л-атома), схематически изображённой на рисунке 0
|1>
Рисунок 0.1 - Диаграмма энергетических уровней Л-системы |1) и — низкоэнергетические долгоживущие состояния, |3) — возбуждённое короткоживущее состояние.

Гамильтониан Л-атома можно представить в виде Н = Н0+д, (0.1)
где Н0 — гамильтониан невозмущённого атома с собственными векторами состояния |т) и собственными значениями ет (т = 1,2,3):
Н0т) = етт), (0.2)
а 0 — оператор взаимодействия атома с внешним лазерным полем, зависящий от времени следующим образом:
0 -НУ = 2йГ, (|1>(3| + |з)(1|)со8(и,0 + 2/гУ2(|2)(3| + |3)(2|)со8(»у). (0.3)
(вместо оператора 0 удобнее рассматривать оператор У = 0/Н, имеющий размерность частоты)
Если частота и, настроена вблизи резонанса с переходом |з)<-»|1), а частота у2 —с переходом |3)<->|2) и при условии малости матричных элементов оператора V по сравнению с частотами данных переходов, можно использовать резонансное приближение [9], согласно которому оператор V полагается следующим:
V = /гГ1|3)(1|ехр(-/Г|Г) + /гГ2|з){2|ехр(-/к2/) + /г.с. (0.4)
Коэффициенты Ух и У2 (в общем случае — комплексные) называются частотами Раби.
Рассмотрим волновую функцию вида:
|Ш _ ехр(-/^,//Й)|1> - V, ехр(-/*2*/Й)|2)
' ( }
П'+Ы2

Взаимные столкновения активных атомов играют роль при достаточно высоких температурах, когда концентрация этих атомов становится большой. Главной причиной релаксации в этом случае оказывается взаимодействие между спинами валентных электронов сталкивающихся атомов [53]. Сечение сг№ спин-обменной релаксации для атомов 8711Ь составляет 2.6* 10 14 см2 [19], а концентрация вычисляется по полуэмпирической формуле, полученной путём аппроксимации данных из [19]:
Температура здесь измеряется в градусах Цельсия, а концентрация — в обратных кубических сантиметрах. Формула (1.67) работает в диапазоне температур от 10 до 80 °С. Вклад спин-обменных взаимодействий активных атомов в Г оценивается по формуле [55]
Диффузия к стенкам ячейки. В данной работе рассматривались ячейки со стеклянными стенками без покрытия. В таких ячейках практически любое столкновение со стенкой ведёт к полной деполяризации атома. Этот процесс можно учесть феноменологически, вводя соответствующую добавку в скорость релаксации Г. Для цилиндрической ячейки она имеет следующий вид [55]:
пА = 7.23• 108 • ехр[0.119-Г-0.0003-Г2].
(1.67)
М2 ( 2.405 V
(1.69)