Генерация и детектирование когерентности в основном состоянии атомов рубидия лазерным излучением

• Автор: Зибров, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

1 Методика эксперимента
1.1 Теория эффекта когерентного пленения населённостей
1.2 Экспериментальные методы исследования эффектов когерентного взаимодействия атомов со светом
1.2.1 Когерентные эффекты в бихроматическом поле
1.2.2 Магнитооптические эффекты в "конфигурации Халле”
1.3 Инжекцнонный лазер с внешним резонатором
1.4 Источник бихроыатичсского излучения
1.4.1 Оптический захват излучения
1.4.2 Генерация боковых частот
1.5 Стабилизации частоты лазерного излучения
1.6 Калибровка магнитного поля
2 Высококонтрастные КПН-резонансы в бихроматическом линейно поляризованном поле на Лі-линии 87Шэ
2.1 Традиционные схемы возбуждения КПН резонансов
2.2 Схема возбуждения КПН-рсзонансов одинаково линейно поляризованными оптическими полями на Г^-линии атомов 87№
2.3 Экспериментальное наблюдение высококонтрастных КПН-резонансов
в бихроматическом линейно поляризованном поле
2.4 Характеристики псевдорезонанса
2.5 Основные результаты и выводы

3 Формирование чистых суперпозиционных состояний атомов в эллиптически поляризованном бихроматическом поле
3.1 Введение
3.2 Теория формирования чистых суперпозиционных состояний в эллиптически поляризованном бихроматическим поле
3.2.1 Постановка задачи
3.2.2 Атомы щелочных металлов
3.2.3 Слабо чувствительный к магнитному полю т = 0-т = 0 двух-фотониый резонанс
3.2.4 Анализ метода для 7?! и Пц линий щелочных металлов
3.3 Экспериментальное наблюдение чистых суперпозиционных состояний
3.3.1 Формирование чистых суперпозиционных состояний в
парах атомов 85ЛЬ и 87ЛЬ
3.3.2 Формирование чистых суперпозиционных состояний в 87ЛЬ в условиях большого давления буферного газа
3.4 Основные результаты и выводы
4 Магнитооптические эффекты в поле встречных волн
4.1 Введение
4.2 Эксперимент с одним лазером
4.3 Механизм увеличения амплитуды резонанса светоиндуцированного поглощения
4.4 Теория
4.5 Эксперимент с двумя лазерами
4.6 Основные результаты и выводы
Заключение
Литература

Современную спектроскопию атомов и молекул практически невозможно представить без лазеров. Именно с изобретением лазера связан стремительный прогресс в развитии спектроскопии и её переход на новый качественный уровень. Высокая степень когерентности и направленности лазерного излучения в сочетании со значительной спектральной плотностью энергии, превышающей на несколько порядков спектральную плотность источников некогерентного излучения, позволили разработать принципиально новые более точные спектроскопические методы. За счёт поляризационного контроля модового состава и режимов генерации существенно увеличились спектральное и временное разрешение спектроскопии, повысилась чувствительность измерений. Создание перестраиваемых источников лазерного излучения в широком спектральном диапазоне от ультрафиолета до далекой инфракрасной области существенно расширило границы атомной и молекулярной спектроскопии. Были открыты новые направления такие, как нелинейная спектроскопия, спектроскопия быстрых процессов, спектроскопия когерентных процессов и другие.
Значительную роль изобретение лазера сыграло и в развитии метрологии частоты и времени, открыв новые возможности дальнейшего повышения стабильности стандартов частоты. Так создание фемтосекундных лазеров в последние годы инициировало активную работу по связи стандартов частоты оптического и радио диалаг зонов. Кроме того, применение лазеров позволило значительным образом улучшить характеристики стандартов СВЧ диапазона, стабилизируемые частоты которых лежат в диапазоне ~10ш Гц. С помощью лазерного излучения можно контролировать внутренние степени свободы атома, например, оптическая накачка позволяет создавать необходимое неравновесное распределение атомов по сверхтонким и магнитным подуровням. Лазеры позволяют управлять и внешними степенями свободы — охлаждать атомы до сверхнизких температур, что нашло применение в стандартах частоты на атомных фонтанах. Существует много типов СВЧ стандартов — от атом-

Высококонтрастные КПН-резопансы в Р-линии 87ЯЬ

Рис. 2.5. Сверхтонкие и магнитные подуровни основного состояния атома (Рд = Р, Р + 1) и нозбужденнох’о состояния (Ре = Р). Линиями показаны оптические переходы формирующие чувствительные к магнитному полю двухфотонпые резонансы: (тп = —Р)—(тп = — Р) и (т = +Р)-(т = +Р).
с одинаковыми значениями магнитного квантового числа тп также возбуждаются по Л-схемам, для которых при двухфотонном резонансе существуют соответствующие темные состояния. Следовательно, эти резонансы также могут достигать значительного контраста. Однако, в отличие от магнитонечувствительных (—1)—(+1) и (+1)-(—1) резонансов, подобная возможность имеет место также и для других атомов в случае когда угловые моменты в основном состоянии есть Р9 = Р, Р + 1, а резонансное взаимодействие двухчастотного поля (2.1) осуществляется через возбужденный уровень с Ре = Р. При этом, как видно из Рис. 2.5, взаимодействие между подуровнями |Р„ = Р,т = -Р) и |РЭ = Р + 1,т = -Р), а также между |Р9.= Р,тп — Р) и |Р9 = Р + 1,тп = Р) осуществляется по типу одной Л-схемы для произвольных поляризаций Ещ. Таким образом, магниточувствительные двухфотонные резонансы (тп = —Р)—(тп = -Р) и (тп = +Р)-(тп = +Р) также могут обладать высоким контрастом. Например, для атомов Са это будут резонансы (—3)—(-3) и (+3)—(+3) при возбуждении через уровень с Ре=3.