Влияние эффектов самосогласованного поля на спектральные и полевые характеристики рассеяния резонансного излучения

• Автор: Гладуш, Максим Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Троицк
• Количество страниц: 129 с. : ил.

1 ББГКИ и основное кинетическое уравнение
1.1 Метод цепочки уравнений ББГКИ
1.2 Модель и гамильтониан
1.3 ББГКИ для оптических систем
1.4 Основное кинетическое уравнение
1.5 Поправки локального поля для излучателя в среде
2 Нестационарное рассеяние излучения
2.1 Основные уравнения
2.2 Рассеяние короткого импульса
2.3 Численное моделирование
3 Стационарное рассеяние излучения
3.1 Основные урав?іения
3.2 Оптическая бистабильность
3.3 Резонансная флуоресценция
3.4 Численное моделирование
4 Эффекты локального поля в трехуровневых
средах
4.1 Коллективный оператор
4.2 Оптическая бистабильность

4.3 Пьезофотонное переключение
Заключение
Приложение А
Приложение В
Список литературы

Диссертационная работа посвящена изучению оптических свойств систем резонансных атомов большой плотности при их взаимодействии с электромагнитным нолем. Предлагается новый подход к описанию таких систем, позволяющий производить согласованные вычисления эволюции атомных параметров и спектров излучения с учетом коллективных эффектов и влияния среды. Рассматриваются эффекты локального поля, механизмы безрезонаторпой оптической бистабильности, изменения спектров резонансной флуоресценции и оптические переключения.
Изучение свойств рассеянного излучения, возникающего при распространении резонансной лазерной волны в плотных средах, относится к числу важнейших вопросов квантовой и нелинейной оптики. При большой плотности отклик одного атома на электромагнитное воздействие существенно зависит от присутствия других атомов. Так, взаимодействие близко расположенных частиц посредством поля излучения объясняет целый ряд достаточно хорошо изученных кооперативных эффектов [1,2]. Данные исследования были начаты в работе Дике [3], который показал, что спонтанный распад в ансамбле атомов с размерами, меньшими длины волны излучения, может происходить коллективно. При этом создастся импульс сверхизлучения с длительностью, обратно пропорциональной количеству атомов N и интенсивностью, пропорциональной IV2. К настоящему времени известно, что, кроме изменения динамики спонтанного распада, этот и другие механизмы межатомного взаимодействия способны также заметно модифицировать спектр спонтанного излучения по сравнению с одноатомным случаем. Например, групповое поведение атомов обеспечивает условия для возникновения дополнительных резонансов в спектрах поглощения и ие-

и уравнение перепишем
-^Ра = •'ЕЦосУ),Ра]+ (1.4.42)
"*"й 1о ^+(®> * - ^)^л(ОРл] + [йл(0) РлС? (0,<-Оал(О]|.
Далее необходимо отметить, что аналогичные слагаемые будут иметь место в уравнении для корреляционного оператора дЛР. Рассмотрим уравнения цепочки ББГКИ в борцовском приближении второго порядка:
гИ^рА-[НА,РА] = ^2ТгР[Улг,дЛР],
№-ттРг ~ [Яр,рр = ЕТглуЛр,длр, т А
^~г.9ар — [На + ЙР,длр = [Кдр,РлРр] + ^ ТгР'{УАР’,длрр'}
р> фр
гПтоАрр' - [Яд + НР + НР',дАрр'] = [Гдр, Рр'/Ш’]-аг '
Сравнивая структуру пар уравнений рд и <7др без последнего слагаемого и длР и длрр' видно, что аналогичные проделанным выше, действия но исключению фотонных переменных из уравнения для ддР с при использовании формальных решений рР и 5дк/г< дает точно такие же операторы как в (1.4.38). Явный вид этих операторов и приведение уравнения к дифференциальному виду будут продемонстрированы в следующих главах.
1.5 Поправки локального поля для излучателя в среде
При наличии диэлектрической среды цепочка ББГКИ дополнена уравнениями для частиц среды и их корреляций с нолем, друг-другом и излучателями. Рассмотрим