Лазерная спектроскопия нелинейных резонансов в самарии в присутствии столкновений

• Автор: Акимов, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 99 с. : ил

Содержание:
Введение

Глава 1 Отождествление спектральных линий самария

1.1 Метод насыщенного поглощения

1.1.1 Резонансы насыщенного поглощения

1.1.2 Ширина линии

1.2 Экспериментальная установка для регистрации резонансов насыщенного

поглощения

1.2.1 Полупроводниковый лазер

1.2.2 Экспериментальная установка

1.3 Отождествление экспериментальных спектров

1.3.1 Перекрестные резонансы
1.3.2 Экспериментальные спектры
1.4 Основные результаты главы
Глава 2 Резонансы когерентного пленения населенности в парах самария
2.1 Оптическая накачка
2.1.1 Общие положения ;
2.1.2 Ширина линии резонанса оптической накачки
2.2 Когерентное пленение населенности в Л - системе
2.2.1 Общие положения
2.2.2 Ширина резонанса КПН
2.3 Экспериментальная установка для регистрации резонансов когерентного
пленения населенности
2.4 Экспериментальные результаты
2.4.1 Расщепление в магнитном поле
2.4.2 Зависимость от давления
2.5 Основные результаты главы
Глава 3 Селективная по скоростям оптическая накачка
3.1 Столкновения, меняющие скорость
3.1.1 Оптическая накачка в присутствие столкновений
3.1.2 Резонансы КПН и оптической накачки
3.2 Резонансы в магнитном поле
3.3 Основные результаты главы
Заключение
Благодарности
Литература:

Введение
Работа посвящена экспериментальному изучению узких
нелинейных резонансов (резонансов когерентного пленения
населенности, оптической накачки и насыщения) в открытой Л - системе атома самария 4/6б52(7Р0)-> 4/6(7р)б5бр(3Р0)9Р1° -»4/6б52(7Р,).
Исследованы также структура изотопических сдвигов и сверхтонкого расщепления уровней, образующих эту систему.
Актуальность данной работы обуславливается следующим:
Благодаря разработке генератора фемтосекундной гребенки, позволяющего осуществить прямую связь радиочастотного и оптического диапазона частот, в настоящее время возрос интерес к использованию высокодобротных оптических резонансов в качестве реперов частоты [1]. Высокая потенциальная добротность оптических резонансов (вплоть до 1018) делает их серьезными конкурентами радиочастотному стандарту частоты. Широко обсуждаются перспективы применения узких резонансов в трехуровневых системах в метрологии [2], магнитометрии и медицине [3,4].
Одним из перспективных узких резонансов в трехуровневой системе под воздействием бихроматического поля является резонанс когерентного пленения населенности (КПН). Резонанс проявляется как провал в контуре поглощения при соблюдении жестких условий на частоты световых полей: разница частот световых полей должна равняться частоте запрещенного перехода между нижними компонентами Л-системы. Резонанс КПН, таким образом, может быть использован для создания новых стандартов частоты, в которых стабилизируется разностная частота А со -0)1-а>

Недавно, было предложено использование резонансов & когерентного пленения населенности в качестве ячейки памяти квантового компьютера [5,6]. Идея заключается в возможности перевести атомную систему (например, атомы рубидия) в когерентное состояние с плененной населенностью при помощи бихроматического поля, а затем считать “записанную” информацию с помощью одного из монохроматических полей. Время хранения информации в такой ячейке определяется временем жизни когерентного атомного состояния. Существенную роль при этом приобретает наличие в такой ячейке буферного газа, позволяющего за счет столкновений увеличить время жизни когерентности и заметно сузить резонансы КПН [3, 7].
В приложениях узких резонансов в трехуровневых системах в магнитометрии и метрологии также особую роль играют ячейки с парами * щелочных металлов, в которые добавлен буферный газ. Дело в том, что предельная ширина резонанса КПН определяется временем релаксации взаимной когерентности нижних уровней Л - системы и не зависит от ширины верхнего уровня, поскольку при выполнении условия резонанса падающее излучение перестает с ним взаимодействовать. Ширина резонанса, однако, лимитируется времяпролетным уширением, скоростью перевода системы в состояние с плененной населенностью, а также стабильностью разностной фазы лазерных полей. Вклад первых двух факторов существенно зависит от давления буферного газа. Увеличение, времени пребывания атомной системы в лазерных пучках за счет столкновений с буферным газом при выполнении условий, требуемых для создания КПН, может приводить к значительному сужению резонанса. Также к сужению резонанса с ростом давления буферного газа ведет изменение скорости перевода системы в состояние с плененной населенностью. Это явление было экспериментально исследовано в [3]

основном по спектру, снятому в отсутствие магнитного поля. Этот спектр 4 содержит перекрестные резонансы с общим верхним уровнем. В отличие
от резонансов с общим нижним уровнем они менее интенсивны, чем резонансы, соответствующие собственно переходам. Низкий контраст резонансов с общим верхним уровнем связан с меньшей заселенностью общего уровня из-за спонтанного распада последнего.
Идентификация спектра перехода
4/6 б52 (7 Б,) -> 4/6 (7 Б) б5бр (3Р°) 9/г1° проводилась с учетом
Рис. 1.16 Сверхтонкая структура в 1495т Р=9/2.
изотопического состава и относительной интенсивности компонент сверхтонкой структуры нечетных изотопов, а также наличия перекрестных резонансов по верхнему уровню. Сила перехода между компонентами сверхтонкой структуры для дипольного излучения определяется выражением [30]:
Г J Р /V
5 = (2Р + 1)(2Р' + 1)-1 у I/?