Спектральные особенности многократного рассеяния света в ультрахолодных плотных атомных ансамблях

• Автор: Ларионов, Николай Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 102 с. : ил.

Глава 1 Спектральные особенности когерентного обратного рассеяния света атомными ансамблями. Деструктивная интерференция

1.1 Наблюдаемые величины. Метод расчета

1.2 Особенности анализа спектральной зависимости фактора усиления в широком интервале частот

1.3 Спектральная зависимость фактора усиления при КОР

1.4 Угловое распределение КОР при деструктивной интерференции

1.5 Выводы по главе

Глава 2 Влияние движения атомов и конечной спектральной ширины пробного излучения на интерференционные процессы при когерентном обратном рассеянии света

2.1 Рассеяние немонохроматнческого света ансамблем движущихся

атомов
2.2 Спектральная зависимость фактора усиления при разных температурах атомного облака в случае монохроматического пробного излучения

2.3 Влияния спектральной ширины и профиля пробного излучения

на процесс КОР света ансамблем движущихся атомов
2.4 Выводы по главе
Глава 3 Применение методов спектроскопии флуктуаций интенсивности для анализа интерференционных процессов при
многократном рассеянии света
3.1 Спектроскопия флуктуаций интенсивности при КОР света
3.2 Анализ спектров рассеяния разной кратности
3.3 Спектральный фактор усиления
3.4 Выводы по главе
Глава 4 Влияние управляющего поля на спектральные особенности многократного рассеяния света
4.1 Применение диаграммной техники для описания переноса излучения в условиях нестационарной ЭИП
4.1.1 Когерентное рассеяние вперед в условиях нестационарной ЭИП
4.1.2 Вычисление гриновской функции возбужденного состояния атома в случае нестационарной ЭИП
4.2 Анализ переходных процессов, обусловленных отключением и
включением управляющего поля
4.3 Эволюция инвертированного импульса. Лидарное зондирование
4.4 Выводы по главе
Заключение
Литература
Приложение А Когерентные эффекты при многократном рассеянии волн различной природы в неупорядоченных средах
Приложение В Атомные и фотонные функции Грина в отсутствие управляющего поля

Актуальность. Поляризационно-чувствительная прецизионная спектроскопия остается на протяжении многих лет одним из самых эффективных способов исследования широкого круга явлений в атомной и молекулярной физике, физике твердого тела, квантовой оптике. Среди различных объектов, исследование которых спектрометрическими методами может быть весьма эффективно, особый интерес в последнее время вызывают атомные облака, охлажденные до сверхнизких температур в специальных атомных ловушках [1, 2]. Данные атомные ансамбли представляют собою макроскопические системы, в которых могут проявляться квантовые эффекты, к примеру, такие, как бозе-эйнштейновская конденсация или квантование поступательного движения атомов [3]-[7]. Помимо фундаментального физического интереса такие облака имеют потенциально очень широкий круг практических применений в метрологии, стандартизации частоты, в квантово-информационных задачах.
Взаимодействие электромагнитного излучения с атомными облаками имеет ряд особенностей. Во-первых, из-за низкой температуры атомы имеют очень большие сечения резонансного рассеяния и даже для сравнительно разреженных облаков необходимо учитывать многократное рассеяние. Во-вторых, атомные облака в ловушках характеризуются неравновесным распределение по различным сверхтонким подуровням, а также неоднородным пространственным распределением. Характер распределения по скоростям также может отличаться от максвелловского. Наконец, низкие средние скорости движения атомов приводят к тому, что при многократном рассеянии могут наблюдаться интерференционные эффекты, несмотря на отсутствие какой-либо упорядоченности в атомном облаке.
Одним из ярких примеров интерференции в неупорядоченной среде является когерентное обратное рассеяние света (КОР) (приложение А)

2.4 Выводы по главе
В данной главе рассмотрено влияние движения атомов, спектральной ширины и формы пробного излучения на процесс когерентного обратного рассеяния света. В частности:
1. Показано, что учет движения атомов ведет к существенной модификации спектральной зависимости фактора усиления - появляется резко немонотонная зависимость в области резонансных частот. Эта модификация становится существенной уже при температурах, соответствующих доплеровскпм сдвигам, сравнимым и даже меньшим, чем естественная ширина возбужденного состояния атома 7.
2. Для неподвижных атомов проанализировано отличие спектральных составов падающего и рассеянного назад света. Обнаружено, что происходит заметное преобразование спектра. В рассеянном назад свете можно выделить дополнительный резонанс на частоте, близкой кшо с шириной порядка естественной ширины атомной линии. Изменяются также интегральные характеристики рассеяния — фактор усиления и полная интенсивность рассеянного назад света. Происходит эффективное уширение кривых, описывающих зависимость этих величин при сканировании частоты шь по сравнению со случаем монохроматического пробного излучения. Наиболее существенно рассмотренные эффекты проявляются в поляризационных каналах с сохраняющимися спиральностями, поскольку в этом случае относительная роль однократного рассеяния мала.
3. Показано, что при фиксированной ширине спектра падающего излучения заметное влияние на процесс КОР и его характеристики оказывает форма линии. Для лоренцева контура, характеризующегося сравнительно медленным убыванием спектральных крыльев, влияние немонохроматичности проявляется значительно сильнее, чем для гауссова с той же шириной. Увеличение температуры ансамбля рассеивающих атомов приводит к дополнительному неоднородному уширеншо линий атомных переходов, поэтому отличие от случая монохроматического пробного света становится менее выраженным.
В заключение отметим, что рассмотренные в этой главе эффекты важны