Преобразование световых импульсов в условиях электромагнитно индуцированной прозрачности при вырождении атомных уровней

• Автор: Лосев, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Содержание
Введение
ГЛАВА 1. Электромагнитно индуцированная прозрачность. Полуклассическая теория
§ 1.1 Одиночный атом
§ 1.2 Многоатомная среда
§ 1.3 Электромагнитное поле
§ 1.4 Эффект электромагнитно индуцированной прозрачности
ГЛАВА 2. Электромагнитно индуцированная
прозрачность в двухуровневых схемах с вырождением
§ 2.1 Эффект ЭИП в открытой Л-схеме
§ 2.2 Эффект ЭИП в ЛУ-схеме и МУ-схеме
§ 2.3 Эффект ЭИП в МЛ-схеме
§ 2.4 Эффект ЭИП в У/У-схеме и ¥ЗУ-схеме
§ 2.5 Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. Управление световыми импульсами
в условиях электромагнитно индуцированной
прозрачности при вырождении уровней
§ 3.1 Эффекты записи, хранения и воспроизведения пробного
импульса
§ 3.2 Эффекты записи, хранения и воспроизведения двух
пробных импульсов
§ 3.3 Изменение очередности импульсов при их воспроизведении
§ 3.4 Копирование светового импульса
§ 3.5 Выводы по третьей главе
Заключение

Список литературы
Приложение А
Приложение Б

Введение
Актуальность исследования нелинейных оптических эффектов, возникающих при резонансном взаимодействии лазерного излучения с ансамблями атомов в условиях электромагнитно индуцированной прозрачности (ЭИП) обусловлена проявлением многочисленных нетривиальных следствий, которые могут быть использованы в различных приложениях. Эффект ЭИП был предсказан и экспериментально наблюдался еще в конце 60-х - начале 70-х годов — нелинейный интерференционный эффект [1]—[6], однако термин „электромагнитно индуцированная прозрачность“ был введен только в 1990 году [7], когда явление вновь стало активно исследоваться [8]—[10]. Вслед за этим последовал ряд экспериментальных работ [11]—[13]. Суть эффекта ЭИП заключается в том, что в результате деструктивной интерференции амплитуд вероятностей квантовых переходов возникает крутой ход кривой дисперсии. Это приводит к значительному возрастанию нелинейной восприимчивости в спектральной области индуцированной прозрачности среды [14]. Обзоры по этой тематике представлены в работах [15]—[18]. В настоящее время эффект ЭИП исследуется в различных контекстах и получил широкое развитие. Например, для усиления и генерации света без инверсии населенности [16]; в нелинейной оптике, в том числе при энергии взаимодействующих излучений соответствующей нескольким фотонам [19, 20]; при генерации суб-фемтосекундных импульсов [21]; для управления атомной когерентностью [16, 22] и др. ЭИП приводит к необычным законам распространения резонансных импульсов в среде — согласованные импульсы [23, 24], импульсы, “одетые“ полем [25] и адиабатоны [26, 27], которые распространяются без поглощения и изменения своей формы на расстояния, превышающие длину линейного поглощения на несколько порядков по величине [28]—[31], а также к гигантскому (в 107 раз и более) замедлению групповой скорости светового импульса („медленный свет“). В экспериментах ультра-медленное распро-

§2.2 Эффект ЭИП в ЛУ-схеме и МУ-схеме
ЛУ-схема, построенная на квантовом переходе З2/2(Е = 1) -о- 32Рз/2 (Р = 1) (рис. 11), имеет основной и возбужденный энергетические уровни сверхтонкой структуры трехкратно вырожденные по проекции полного углового момента. Такой атом взаимодействует с двухмодовым полем, моды
ГПр = -1 ГПр=0 ГПр=+1
16) 15) |4> Г П
32Рз/2 г ГГ—г -з
13) |2) |1)
тр=-1 ітрО тр=+1
Рис. 11: ЛУ-схема
которого обладают циркулярной поляризацией противоположной спираль-ности: Ес — управляющая световая волна правой круговой поляризации, Ер — пробная световая волна левой круговой поляризации. На рис. 11 показаны атомные переходы для данных мод, построенные в соответствии с правилами отбора.
Гамильтониан такой системы имеет вид:
Нку = Н°ку + Шку, (2.10)

Н°Ау = М1)<1| + Н2)(2| + М3)<3| + М4><4| + йш|5)(5| + |6)(6|,
Уу — — 2 [(*5115) <1 [Ер + Рб216) (2|Ер + р42|4)(2|Ес + р53|5)(3|Ес) + с.с.
(2.11)
.с.].
(2.12)