Применение ультракоротких световых импульсов для физических исследований в нелинейной лазерной спектроскопии

• Автор: Белобородов, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 c. : ил

С ОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДСНИЕ

ГЛАВА I. УРАВНЕНИЯ ИДЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

В РЕЗОНАНСНЫХ СРЕДАХ

§1. Учет радиационного распада, упругих деполяризующих столкновений и подкачки в уравнении для матрицы
плотности
§2. Решение уравнения для матрицы плотности в газе при заданном электрическом поле бегущей волны

в отсутствие необратимой релаксации

§3. Обобщение результатов на случай заданной стоячей волны....33 §4. Решение уравнений для матрицы плотности примесных

атомов в твердом теле

ГЛАВА II. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДВУХИМПУЛЬСНОГО ФОТОННОГО ЭХА И ОПТИЧЕСКОЙ СВОБОДНОЙ ИНДУКЦИИ, ОБРАЗОВАННЫХ
СТОЯЧИМИ И БЕГУЩИМИ ВОЛНАМИ
§1. Особенности фотонного эха на стоячих волнах
§2. Фотонное эхо, образованное импульсами стоячей
и бегущей волн в газе и твердом теле
§3. Оптическая свободная индукция после воздействия
стоячей и бегущей волн
ГЛАВА III.ИССЛЕДОВАНИЕ АТОМНОЙ РЕЛАКСАЦИИ ПРИ ПОМОЩИ
ТРЕХЙМПУЛЬСНЫХ ФОТОННЫХ ЭХО
§1. Трехимпульсные фотонные эхо на бегущих волнах
в газе двухуровневых атомов
§2. Пространственный синхронизм трехимпульсных
фотонных эхо в твердом теле и газе
Глава IV. КОГЕРЕНТНЬЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ
КВАЗИКЛАССИЧЕСКСМ ОПИСАНИИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО
ДВИЖЕНИЯ АТОМОВ

§1. Общее решение квазиклассических уравнений
§2. Оптическая свободная индукция в предельном случае
больших угловых моментов атома
§3. Двухимпульсное фотонное эхо в квазиклассической
области
§4. Обращение профиля возбуждающего импульса
с вращающимся вектором поляризации
§5. Трехимпульсное фотонное эхо на атомном переходе
с больпшми угловыми моментами
Глава V. ЭТО-СПЕКТРОСКОПИЯ НА БЕГУЩИХ И СТОЯЧИХ ВОЛНАХ
ПРИ НАЛИЧИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
§1. Основные уравнения и методика вычисления
§2. Влияние прецессии магнитного момента возбужденного
атома на трехуровневое фотонное эхо
§3. О квантовых биениях трехуровневого эха как функции
1 И Н
§4. Квантовые биения когерентного излучения после возбуждения атомов двумя импульсами бегущих волн
с одинаковы!,пи или различными поляризациями
§5. Фотонное эхо в поперечном магнитном поле
§6. Специфическое вращение поляризации фотонного эха при
возбуждении газа двумя импульсами бегущих волн
§7, Возбуждение атомов газа в магнитном поле различными наборами ультракоротких импульсов бегущих и стоячих
волн
§8. Специфическое и фарадеевское вращение поляризации
фотонного эха в продольном магнитном поле
§9. Оптическая свободная индукция в магнитном поле
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Ультракороткие импульсы света нашли широкое применение в нелинейной лазерной спектроскопии [1,2], особенно те из них, частоты которых близки к частотам атомных /молекулярных/ переходов. В настоящее время методы нестационарной спектроскопии с использованием ультракоротких световых импульсов 3-5] существенно дополняют традиционные методы нелинейной лазерной спектроскопии [б-9]. Исследование физических явлений при взаимодействии ультракоротких световых импульсов с резонансными средами дает важную информацию о свойствах этих сред. В нестационарной спектроскопии всесторонне используются явления оптической нутации, оптической свободной индукции, фотонного /светового/ эха [10-41] , которые представляют собой аналоги соответствующих явлений в импульсном ЯМР [П,17,23].
Наиболее широкое применение в нестационарной спектроскопии нашло фотонное эхо, образованное импульсами бегущих волн [20-41] . Фотонное эхо позволяет определять многочисленные оптические и релаксационные характеристики атомов и молекул, обусловленные спонтанным распадом резонансных уровней, а также взаимодействием с окружающими атомами и молекулами газа или твердого тела. Методом фотонного эха успешно исследуют сверхтонкую структуру резонансных уровней, которая скрыта неоднородным уширением спектральной линии.
Когерентное излучение в разнесенных полях /КЙРП/, исследованное в работах [42-46], имеет аналог при импульсном возбуждении газовых сред - фотонное эхо на стоячих волнах. Фотонное эхо, образованное ультракороткими импульсами света в виде стоячих волн, является новым перспективны,! методом в когерентной спектроскопии [47-53].
Дальнейшим развитием метода фотонного эха явились исследования с использованием трехуровневых эхо [54-61] и эхо в комби-

нечетного эха поворачивается при изменении X . Причем зависимость от т в случае (^-^уь 1 сводится к множителю еХр^- в числителе /П. 1.8/, а для ^-^1*
- X 1 знаменатель /П. 1.8/ принимает простой вид соз4Ц/+
+1+&о.-Ке- Х/з)тПроекции амплитуды £ Р нечетных эхо на направление век-тора 1^ /ось X / и перпендикулярное направление /ось У / имеют разные законы затухания при увеличении X , что позволяет найти релаксационные постоянные у^, и у . Действительно, пусть ФФО и Ш Ф УС/й. , Тогда проекция ам-
■?" Слх плитуды ь нечетных эхо на ОСЬ 1 в моменты времени
t = тт: зависит от х благодаря множителю
ехР[- ~ ' где пп-3,5 а у^ известна. Это дает возможность экспериментально определить ширину У ^ нижнего уровня. При малых значениях ^ Т ^-1 и
у х ^ 1 и ^ = 0 аглплитуды нечетных эхо пропорциональны простому множителю -(/сс+^б +(Г/з)т] .Экспериментальное определение этих амплитуд как функций Т совместно с определением вращения плоскости поляризации /П. 1.8/, как функции X позволит определить у - у 6 и у , поскольку
постоянная у уже найдена выше. Значит, поляризационные Оа.
свойства фотонных эхо, образованных импульсами стоячих волн, дают возможность экспериментально определять все искомые постоЯНШе йа. ’ й • й и X •
Если вещественные амплитуды возбуждающих импульсов зависят от времени а1 = а1(1) и = а.х (!) , то справедливы выражения /П. 1.3/ и /П. 1.6/ для амплитуды эха, если в них сделать замены
ф ^ 1- ‘й+с»м> /П. 1.9/