Спектроскопические проявления нелинейных интерференционных эффектов в газовых средах, моделируемых трехуровневыми системами

• Автор: Богданова, Юлия Вячеславовна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Спектральные проявления столкновительной и полевой интерференции линий в трехуровневой системе с расщепленным основным состоянием
Введение
Постановка и алгебраическое решение задачи
Числовые расчеты формы линии и обсуждение результатов
Заключение к Г лаве
Глава 2. Нелинейные резонансы при магнитном и частотном сканировании газа Л- и V-атомов
Введение
Постановка задачи и общее решение
Распределение по скоростям
Спектр резонансной флуоресценции и сигнал магнитного сканирования
Метод пробного поля
Заключение к Главе
Г лава 3. Распределение заселенностей трехуровневой системы, взаимодействующей с тремя сильными резонансными полями
Введение
Постановка и общее решение задачи
Случай равных частот Раби
Зависимость от фазы в случае равных по модулю частот Раби
Решение для общего случая в области сильных полей
Флуктуации фазы
Заключение к Г лаве
Приложение к Главе
Глава 4. Двухволновое вынужденное комбинационное рассеяние в поле интенсивного излучения, резонансного комбинационному переходу.
Введение
Материальные уравнения
Волновые уравнения
Аналитические решения
Численные расчеты
Двухфотонное поглощение
Оценки условий эксперимента
Заключение к Главе
Заключение
Литература

Введение
Методы исследования вещества средствами лазерной спектроскопии основаны на различных проявлениях нелинейного взаимодействия поля с атомами и молекулами в форме спектральных линий [1-11]. Многообразные следствия нелинейного взаимодействия отдельного атома и лазерного излучения можно свести к трем фундаментальным нелинейным явлениям: насыщению поглощения, полевому
расщеплению уровней (динамическому эффекту Штарка) и нелинейным интерференционным эффектам (НИЭФ) [11]. Последние происходят при одновременном возбуждении нескольких переходов и обусловлены взаимозависимостью поляризаций этих переходов. Проявления НИЭФ в спектре спонтанного излучения впервые исследованы в 1967 г. и описаны в квантовой теории спонтанного испускания атомов, находящихся во внешнем электромагнитном поле [12]. Согласно указанной теории, учитывающей образование неравновесного распределения по скоростям [13-14] и эффект расщепления атомных уровней [15-16], внешнее поле может существенно изменить спектр испускания квантовой системы за счет смешивания стационарных состояний изолированного атома. Дальнейшие исследования НИЭФ связаны с их влиянием на форму нелинейных резонансов в спектрах излучения и поглощения пробного поля, на зависимость мощности генерации газовых лазеров от частоты [17, 18] и влиянием релаксации на условия реализации НИЭФ [19, 20]. Следует отметить, что в указанных работах НИЭФ исследовались на возбужденных состояниях атомов газов.
Изучение нелинейного взаимодействия с излучением на переходах из основного состояния атомов в конце семидесятых годов позволило обнаружить новое явление, в основе которого лежит квантовая интерференция - когерентное пленение населенностей (КПН). При выполнении определенных условий для частот и интенсивностей двух лазерных пучков, возбуждающих два смежных перехода трехуровневой Л-сисгемы, резонансное поглощение отсутствует, квантовая система не

(А,А, + уу,)/2-(л2 -2ц2А1 + А2 )уу + 2А2д, - л2А,д,

Чі = М^А);ч2 =л2іт(42&?);'¥ = Іт(4Д29);
^ = і Г0 -2 А; +^І+ ; %г = С2- +^2+ !
« = -п2Г. +п2Г. +Г.. +Г_ •
(2.5)
Суммарная работа полей Р пропорциональна заселенностям верхних уровней и сумме коэффициентов Эйнштейна разрешенных переходов:
где ©Л,'/ =((^1- +С14.)р^Л +(^2- +^1*)Р2У +Ч Ро’У)э • Поскольку параметры пропорциональны квадрату частоты Раби, то и работа поля зависит от интенсивностей волн
Распределение по скоростям
При отсутствии электромагнитных волн вся заселенность квантовой системы сосредоточена на нижнем уровне, причем заселенность зависит от скоростей частиц.
РЛ =2У_Іт(Я,_ +т)іі2_) + 2У+ іш(іі1+ +цК2+) = у, р0л;
Ру = 2У_Іт(КІ_+пІ12_) + 2У+Іт(іІІ+ + лЯ2+) = А.р^ + А2р2у ’
(2.6)
работа поля одной волны выражается через заселенности всех уровней:
р;'(у)=р?(',)=р('0/2;р£ = 0,
РоМ=Р(у); =р2 =0.