Механическое действие оптического излучения на атомы в поле стоячих волн

• Автор: Рождественский, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 101 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
§1. Механическое действие света на атомы:
от двухуровневого атома к многоуровневым системам
§2. Постановка задачи и план диссертации
ГЛАВА 1. Когерентное рассеяние волнового пакета трехуровневого атома в поле стоячих световых волн
§1.1 Рассеяние атомов в поле двух пространствено
синфазных стоячих световых волн
§1.2 Рассеяние атомов в поле стоячих волн с пространственным сдвигом
ГЛАВА 2. Эффективные расщепители волновых атомных пакетов
§2.1 Идеальный расщепитель волновых пакетов
трехуровневых атомов
§2.2 Идеальный расщепитель волновых пакетов пятиуровневых атомов
ГЛАВА 3. Теория лазерного охлаждения трехуровневых атомов в поле бихроматической стоячей световой волны
§3.1 Лазерное охлаждение нейтральных
атомов
§3.2 Сила резонансного светового давления в
бихроматическом поле стоячей волны
§3.3 Нерезонансное ("римановское”)
охлаждение трехуровневых атомов
§3.4 Реализация ’’сизифова” механизма субдоплеровского охлаждения в стоячих волнах
с относительным пространственным сдвигом
§3.5 Субдоплеровское охлаждение трехуровневых
атомов в условиях когерентного пленения населенностей
§3.6 Температура ансамбля Л-атомов в поле
стоячих волн
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
§1. Механическое действие света на атомы: от двухуровневого атома к многоуровневым системам
За последнее десятилетие механическое действие света на атомы оформилось в самостоятельную область исследований, которая находится на стыке атомной и лазерной физики. Под механическим действием в этом случае понимается как когерентное рассеяние волнового пакета атома в световом поле, так и, изучение действия резонансного светового давления на атомные частицы (лазерное охлаждение).
Физически ясно, что как когерентное рассеяние атомов световым полем, так и явление лазерного охлаждения имеют место вследствие обмена импульсом междз^ атомом и полем лазерного излучения. Однако при этом имеется также и принципиальное различие: так, если при когерентном рассеянии динамика волнового атомного пакета в целом (т.е. изменение как внутреннего, так и трансляционного состояния) определяется только вынужденными процессами поглощения и испускания резонансных фотонов, то при лазерном охлаждении атомов существенную роль играют диссипативные процессы, связанные со спонтанным испусканием световых квантов. Другими словами, характер изменения трансляционного состояния атома в световом поле принципиально различен для случая когерентного рассеяния и лазерного охлаждения. Так, в первом случае можно говорить о когерентной динамике волнового атомного пакета, то во-втором речь идет только

сеяния с изменением значения атомного импульса больше чем на р = 2 %к, а амплитуда дифракционных пиков осциллирует для разрешенных импульсов рассеяния между нулем и единицей.
Рассмотрим, наконец, случай когда частотные расстройки равны по модулю, но противоположны по знаку П1 = —О2 (это т.н. случай зеркальных расстроек). Тогда уравнения для переменных В.|_ примут вид:
.ла^о = __{р _ щгв+(р) _ Сщ(р)
'~сИ~ ~ = 2 -^)р + щ2в-(р)- + (1.17)

где В+, В_ определены в (1.13).
Видно, что уравнения (1-17), в отличие от (1-14), снова представляют собой систему уравнений, связанных друг с другом посредством различных значений атомного импульса и соответственно картина рассеяния несущественно отличается от рассмотренного выше случая рассеяния в поле стоячих волн с нулевым пространственным сдвигом.
Отметим, что аналитическое рассмотрение случая произвольного фазового сдвига
Е = ё)Е соь{кг) ехр(гсщ£) + е%Есо$(кг + ф) ехр(гст2^)
показало, что данный случай после замен типа г = а + а-2, в = а — а2 сводится к задаче рассеяния в поле типа (13), но при этом частоты Раби оказываются, вообще говоря, разными: (?! = Ссоъ(ф/2), (?2 = —Свт{ф/2). Эквивалентная трехуровневая система при этом выглядит как система, на которую действует две