Кинетика атомов с вырожденным основным состоянием в резонансных поляризованных полях

• Автор: Тайченачев, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 298 с. : ил

Содержание
Введение
1 Квантовое кинетическое уравнение
1.1 Общая схема квантового самосогласованного описания
1.1.1 Борновское приближение
1.1.2 Радиационные поправки в борновском приближении
1.2 Квантовое кинетическое уравнение для газа атомов
1.2.1 Гамильтониан атомов
1.2.2 Гамильтониан поля
1.2.3 Гамильтониан взаимодействия
1.2.4 ККУ для У-частичной матрицы плотности
1.2.5 ККУ для одночастичной матрицы плотности
1.3 Оператор радиационной релаксации
1.3.1 Мультипольное разложение токов
1.3.2 Мультипольное разложение оператора релаксации
1.3.3 Эффект отдачи и мультипольные моменты атома
1.3.4 Эффекты, возникающие при смешивании состояний различной четности. Вакуумная сила
1.4 Одночастичное, дипольное и резонансное приближения
2 Неравновесные стационарные состояния атомов
2.1 Обобщенные оптические уравнения Блоха
2.1.1 Симметрии, связанные с обращением времени и пространственной
инверсией
2.1.2 Неподвижные атомы

2.2 Общий вид стационарного решения
2.2.1 Собственный базис операторов £д и 8е
2.2.2 Инвариантная формулировка
2.3 Темные состояния
2.3.1 Переходы J9 = J -э Je = J (J - целое)
2.3.2 Переходы Jg — J —s- Je
2.4 Точные эллиптические темные состояния с учетом поступательного движения
2.4.1 Распределение атомов по импульсам
2.4.2 Эффекты пространственной локализации
2.5 Яркие состояния
2.5.1 Переходы Jg = J —> Je — J (J - полуцелое)
2.5.2 Переходы Jg = J —* Je = J +
2.6 Границы применимости стационарного решения
2.6.1 Возмущение статическим полем
2.6.2 Возмущение поступательным движением
2.7 Стационарные мультиполъные моменты атома
2.7.1 Средний дипольный момент
2.7.2 Ориентация и выстраивание уровней
3 Кинетика атомов в квазиклассическом приближении
3.1 Уравнение Фоккера-Планка
3.2 Кинетические коэффициенты в приближении медленных атомов
3.3 Симметрии силы светового давления
3.3.1 Соотношения симметрии для усредненной по пространственному периоду силы. Одномерный случай
3.3.2 Соотношения симметрии для коэффициента диффузии
3.4 Световое давление на неподвижный атом
3.4.1 Простейшие одномерные конфигурации поля
3.4.2 Эллиптически поляризованные волны равной амплитуды
3.5 Особенности кинетики атомов в поле эллиптически поляризованных волн
3.5.1 Кинетические коэффициенты в поле произвольной конфигурации
3.5.2 Конфигурации с пространственно однородной поляризацией

3.5.3 Неоднородно поляризованные поля

4 Кинетические проявления когерентного пленения населенностей
4.1 Кинетика медленных атомов в темных состояниях. Общая теория
4.1.1 Теория возмущений по поступательному движению
4.2 Переход J —* J в <т+ — <т_ поле. Вращающаяся система координат
4.3 Решение для неподвижных атомов. Рассеяние в режиме Рамана-Ната
4.4 Лазерное охлаждение за счет селективного по скорости КПН
4.4.1 Переход 1 —> 1. Динамика охлаждения
4.4.2 Переходы J —> J (при J > 1). Асимптотическое распределение
4.5 Квантовая теория рассеяния импульсным полем
4.5.1 Решение при свободном распространении
4.5.2 Случай широкого начального распределения по импульсам
4.5.3 Асимптотическое поведение при N >
4.5.4 Рассеяние в общем случае
4.5.5 Рамсеевское охлаждение атомов, предварительно охлажденных за счет
селективного по скорости КПН
4.5.6 Зависимость контраста диаграммы рассеяния от параметра убт
5 Недиссипативные оптические решетки
5.1 Темные недиссипативные потенциалы
5.1.1 Темные магнитооптические потенциалы
5.1.2 Темные геометрические потенциалы
5.1.3 Локализация атомов с моментами Jg — Je — 1 в поле lin — в — lin
конфигурации
5.2 Квантованное движение атомов в темной МО решетке
5.3 Лазерное охлаждение до основного колебательного состояния недиссипативной оптической решетки
5.3.1 Оптическая решетка
5.3.2 Двухфотонные переходы
5.3.3 Пространственно однородный энергетический сдвиг и оптическая накачка

где А(х) = Trf{À{x)pf} - средний потенциал, запаздывающая функция Грина выражается через среднее от полевых операторов в представлении взаимодействия
G(xx,'т) = Ттр{А(х)бЛ(х', т)рр}&(—т) ехр(—ет)
А{хт) = е-й?тЛ{х'У'лйгт, SÂ=À-Ai (1.19)
где 0(т) - ступенчатая функция Хевисайда. Флуктуация оператора тока в представлении взаимодействия задана обычным образом:
8J = J- Tr A{J У} , 3{х т) = e-i/nflJ{xr)et/hflAT
Появление в (1.18) и (1.19) флуктуаций операторов тока и потенциала обусловлено самосогласованным выделением взаимодействия со средним полем в левой части (1.18). Как видно, радиационные поправки можно разделить на две части. Первая входит в (1.18) со знаком минус и содержит операторы тока полностью слева (справа) от атомной матрицы плотности. При этом мнимая часть оператора
-2 f dxdx'drG(xx,' т)3(х)8J{x', г) = -7 + î % J 2,
дает поправку к энергии атомов, а реальная часть описывает релаксацию за счет взаимодействия с резервуаром, роль которого в рассматриваемом случае играет полевая подсистема. Вторая часть радиационных поправок входит в (1.18) со знаком плюс и содержит операторы тока по обе стороны атомной матрицы плотности. Этот обобщенный член прихода обеспечивает сохранение полной нормировки матрицы плотности: Trа{ра} — const.
1.2 Квантовое кинетическое уравнение для газа атомов
Полученная в предыдущем разделе система ККУ для матриц плотности атомов и поля носит формальный характер и применима, по сути, к любым двум взаимодействующим квантовым подсистемам. Конкретным содержанием общая схема квантового самосогласованного описания наполняется при выборе физической модели подсистем. Другими словами, для придания уравнениям (1.15) и (1.16) конкретного смысла необходимо задать, из тех или иных соображений, входящие в них гамильтонианы.