Исследование вынужденных процессов при оптической накачке паров Cs

• Автор: Ситников, Михаил Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 с. : ил

Оглавление.
Введение.
Глава 1.

Генерация вынужденного излучения в резонансных средах.

§ 1 Основы теории резонансных процессов.

§2 Генерация вынужденного излучения при оптической накачке атомарных газов.

§3 Вынужденное комбинационное рассеяние света.

Глава 2.

Экспериментальная установка и методика измерений.

§1 Основные требования, предъявляемые к экспериментальной

установке и её общее описание.

§2 Система лазерного возбуждения.
§3 Способ приготовления рабочей среды.
§4 Регистрирующая аппаратура и методика эксперимента.
Глава 3.
Исследование инфракрасного вынужденного электронного комбинационного рассеяния (ИК ВКР) света на переходе 628ш-728щ атомов цезия.
§ 1 Исследование энергетических характеристик ВКР в парах Сб.
§2 Численное моделирование процесса генерации стоксова
излучения в условиях сильного поглощения накачки.
Глава 4.
Исследование инфракрасной генерации при оптической накачке паров цезия.
§1 Экспериментальные исследования энергетических, пороговых и
спектральных характеристик ИК излучения.
§2 Обсуждение результатов экспериментов.
Выводы.
Литература.
Введение.
При взаимодействии интенсивного светового поля со средой возникают нелинейные оптические процессы. Их исследования вот уже в течение длительного времени занимают центральное место в вопросах взаимодействия лазерного излучения с веществом. Фундаментальные исследования в этой области стимулируются и огромными практическими перспективами, открывающимися при использовании их результатов в самых различных областях науки и техники.
Особое место при взаимодействии лазерного излучения с веществом занимает режим резонансного возбуждения, когда энергия одного или нескольких фотонов внешнего оптического поля близка или совпадает с энергией оптических переходов в атомной системе. Коэффициенты нелинейного взаимодействия в этом случае значительно возрастают, что приводит к существенному повышению эффективности протекания нелинейных явлений. Для реализации резонансного возбуждения необходимо наличие у атомной системы узких энергетических уровней, связанных сильными дипольными переходами. Такие уровни имеются у атомов щелочных металлов в разреженных парах и примесных редкоземельных ионов в твёрдых телах.
При резонансном возбуждении вещества может происходить генерация вынужденного излучения на атомных переходах. Для этого необходимо создание инверсной населённости между начальным и конечным уровнями перехода при одно или многофотонном поглощении накачки. Однако существуют процессы, в которых начальным для генерации вынужденного излучения является основное состояние. Наиболее ярким их примером является вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР).

На ВКР основан один из наиболее эффективных способов преобразования перестраиваемого по частоте излучения лазеров на красителях в РЖ диапазон. В этом случае РЖ излучение обладает всеми свойствами лазерного излучения и может перестраиваться в широкой частотной области. Потребность в подобных источниках весьма велика: они могут с успехом применяться для лазерного разделения изотопов, изучения загрязненности атмосферы, в фотохимии, нелинейной молекулярной спектроскопии и ряде других областей физики и техники.
Генерация сигнала на стоксовой частоте cos в парах щелочных металлов явилась предметом многих исследований как в случае, когда начальным для ВКР был основной энергетический уровень [1], так и когда процесс ВКР начинался с возбуждённого состояния [2,3]. Во всех работах отмечалось, что эффективность возбуждения ВКР возрастает с ростом интенсивности накачки IL, и при приближении её частоты col к частоте разрешённого атомного перехода.
Вместе с тем, при больших значениях IL в квазирезонансных условиях генерация ВКР может подавляться вследствие развития других нелинейно-оптических процессов, например, многофотонной ионизации [4],эффекта Штарка[5] и т. д.. Квазирезонансное воздействие мощного электромагнитного излучения на атомную систему должно также приводить к изменению контура линии поглощения [6,7]. При этом, если время Г'1 однофотонного или каскадного распада верхнего состояния с переходом в основное состояние мало по сравнению с временем вынужденного испускания стоксова фотона частоты cos , то процесс однофотонного поглощения должен стать доминирующим по сравнению с процессом ВКР. Возмущение спектра простейшей двухуровневой системы, находящейся в сильном квазирезонансном поле излучения хорошо изучено как теоретически, так и экспериментально. То же самое можно сказать об основных