Исследование спектров поляризации и восприимчивости атомов в сильных световых полях

• Автор: Уварова, Светлана Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.21, 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Введение
Глава 1. Численное моделирование процессов взаимодействия двухуровневого атома с сильными полихроматическими полями.

1.1. Формализм матрицы плотности.

1.2. Применение формализма матрицы плотности для вычисления спектра поляризации двухуровневой среды под действием полигармонического поля
1.3. Параметрические резонансы в спектре поглощения двухуровневых атомов под действием квазирсзонапсных полигармонических полей

1.4. Влияние неоднородного уширения линии атомного перехода

Глава 2. Исследование спектров поляризации и восприимчивости двухуровневых атомов под действием квазирезонансных полигармонических полей
2.1 Аналитическое решение для коэффициента поглощения двухуровневого атома в сильном полихроматическом световом поле

2.2 Сверхузкие резонансы в спектре поглощения среды на частоте зондирующего поля

2.3 Резонансы нелинейного интерференционного эффекта.

2.4 Экспериментальное подтверждение существования сверхузких резонансов в спектре поляризации двухуровневых атомов
Глава 3. Временные осцилляции матрицы плотности и спектр поглощения двухуровневой атомной системы в сильном бикомпонентном и слабых Ькомпонентных пробных полях.
3.1 Постановка и аналитическое решение задачи.
3.2 Графичсское сравнение численного и аналитического решений для элементов матрицы плотности в сильном и слабом многокомпонентном полях.
3.3 Спектры поглощения на компонентах слабого пробного ноля.
Глава 4. Спектроскопия двойного резонанса в сильном пол и гармоническом
ноле на основном переходе и слабых полях на смежном переходе
4.1 Уровни квазиэнергии атома в поле сильного полихроматического
излучения с эквидистантным спектром.
4.2. Спектр поглощения компонент пробного бигармонического поля в присутствии сильного трехмодового поля, рассчитанный численным методом.
4.3 Аналитическое решение для спектра поглощения компонент слабого пробного поля в присутствии сильного трехмодового поля
4.4 Условия появления в спектре поглощения пробного поля сверхузких резонансов на фоне резонансов нелинейного интерференционного эффекта.
4.5 Спектр поглощения пробного монохроматического поля в присутствии сильного полихроматического поля
4.6 Сравнение с экспериментом.
Заключение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Аналитическое выражение спектра восприимчивости двухуровневой системы было получено нами в работах , для частного случая симметричного расположения сильного поля относительно центра линии и равных ширим уровней и перехода. Расчеты аналитического выражения были сделаны С. А.Пулькиным и Т. Х.Юном по формуле, выведенной аналогичным методом и подтверждены нами в этой работе. Уровни двухатомной системы под действием сильного поля расщепляются на квазиэнергетические подуровни , структуру которых можно проследить, наблюдая за поведением слабых нолей на связанном с общим нижним уровнем переходе в Vсхеме трехуровневой системы. Вопрос взаимодействия сильного на одном переходе и слабого, зондирующего на другом переходе, монохроматических полей с трехуровневой атомной системой был рассмотрен в монографии Апанасевича П. А.. Детально изучен вопрос воздействия сильного полихроматического излучения на двух и трехуровневые атомные системы ,. К. Попова , С. Г. Раутиана, Г. И. Смирнова и А. С.Лстохова и В. П. Чеботаева . Утипа при отсутствии и наличии некогерентной накачки на исследуемый верхний уровень. Обзор по данной тематике представлен в работах . В работе с эвристической точки зрения рассматривается перспектива создания и применения лазеров без инверсии населенностей. Первые экспериментальные работы, где получено усиление и генерация в полигармонических нолях без инверсии населенностей в различных схемах , были сделаны С. А. Пулькиным и И. С. Зейликовичем, по двухуровневой системе , V и каскадной 3х уровневой схеме . В двухуровневой системе в сильном управляющем и слабом сканирующем полях в работах исследовались спектры восприимчивости в радиодиапазоне на переходах сверхтонкой структуры в атомах кадмия и в оптическом диапазоне на резонансном переходе в атомах натрия . Усиление и генерация в парах бария на резонансном переходе двухуровневой системы внутри резонатора лазера на красителе было получено уже в работе . Генерация при помещении паров в отдельный резонатор Фабри Перо была получена в работе . Известно, что при монохроматической накачке для получения усиления или генерации на смежном переходе необходимо иметь определенную начальную заселенность па верхнем уровне исследуемого перехода . Обычно, начальная заселенность создается за счет дополнительной некогерентной накачки на исследуемом переходе. В модулированном сильном поле на частотных отстройках, кратных частоте модуляции, вблизи частоты исследуемого перехода возникают источники поля за счет нелинейного интерференционного эффекта. Интенсивность излучения на этих частотах может превысить поглощение при определенных интенсивностях поля накачки и достаточно больших концентрациях. При этом в спектре наблюдается излучение или генерация при помещении среды в отдельный резонатор. Экспериментальные результаты были получены в парах атомов бария V схема уровней и в парах атомов калия каскадная схема уровней. В парах атомов бария была получена генерация на смежном переходе без инверсии населенностей в отдельном резонаторе при накачке бигармоническим полем . В в парах атомов калия получено усиление без инверсии в каскадной схеме. При помещении паров калия в резонатор лазера на красителе, И. С. Зейликовичем также была получена генерация . Качественное объяснение полученных экспериментальных данных дано в наших работах,. Численными методами нами получены параметрические СУР в спектре поляризации на частоте зондирующих полей, природа которых на первый взгляд аналогична природе резонансов многофотонного смешения ,. Однако, для двухуровневой системы в статьях , дана аналитическая формула коэффициента поглощения зондирующего поля и условие появления СУР, которые невозможно объяснить смешением частот других волн. Коэффициент поглощения компонент пробного ПОЛЯ для двухуровневой атомной системы получен тремя независимыми методами численным методом , методом решения бесконечной системы связанных рекуренгных соотношений , и аналитической формулой для случая симметричного расположения компонент поля, вывод которой дан в работе .