Микроскопическая теория частотной дисперсии сверхтонких нелинейных активированных диэлектрических пленок при взаимодействии с интенсивными квазирезонансными световыми полями

• Автор: Моисеев, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Содержание
0.1 Введение
1 Поляризующие поля в атоме позитрония при излучении или поглощении оптических фотонов
1.1 Введение
1.2 Матрица эффективной энергии взаимодействия атома позитрония с полем
фотонов
1.2.1 Обобщенный брейтовский оператор
1.2.2 Учет других промежуточных состояний
1.3 Переход к двухкомпонентным волновым функциям электрона и позитрона
1.3.1 Жесткая мода е+е~ - взаимодействия
1.3.2 Оператор эффективной энергии взаимодействия электрона и позитрона с полем виртуальных и реальных фотонов
1.4 Электрические дипольные переходы в атоме позитрония
1.4.1 Стационарные состояния электрона и позитрона в атоме позитрония
1.4.2 Поляризующие поля в атоме позитрония
1.4.3 Вероятность в единицу времени спонтанного излучения фотона
1.5 Выводы
2 Отражение и преломление света системой интерферирующих атомных состояний
2.1 Введение
2.1.1 Особенности дисперсионных и поглощательных свойств сред с электромагнитно индуцированной интерференцией атомных уровней
2.2 Рассеяние пробной волны в объеме среды

2.2.1 Электронная поляризуемость атома в поле пробной и мощной волн
2.2.2 Матрица плотности резонансной подсистемы
2.2.3 Система трехуровневых атомов
2.3 Комплексный показатель преломления оптической среды
2.3.1 Основные уравнения
2.3.2 Эффект ближнего поля
2.3.3 Комплексный показатель преломления. Теорема погашения
2.3.4 Волна инверсии
2.3.5 Волны поляризации
2.4 Отражение и преломление пробного поля сверхтонкой пленкой трехуровневых атомов
2.4.1 Уравнения для микроскопического поля пробного излучения внутри
и вне сверхтонкой пленки
2.4.2 Комплексный угол преломления
2.5 Выводы
3 Оптическая эхо—спектроскопия сверхтонких активированных пленок
3.1 Введение
3.1.1 Сигналы фотонного эха: условия возбуждения и особенности излучения в неограниченных средах
3.1.2 Резонансная нелинейная оптика сверхтонких пленок
3.2 Уравнения движения
3.2.1 Интегральное полевое уравнение
3.2.2 Материальные уравнения
3.3 Модифицированные формулы Френеля и нелинейный показатель преломления резонансной нестационарной оптики
3.3.1 Обобщенная формула Лорентц-Лоренца нелинейной оптики
3.3.2 Модифицированные формулы Френеля
3.4 Численный эксперимент
3.4.1 Транзиент отражение и преломление первого светового импульса
3.4.2 Действие второго светового импульса и формирование фотонного эха

3.5 Выводы
Заключение
Приложения
Библиография

трехуровневых атомов, в которых существует некоторый уровень 3 и два нижних близко расположенных уровня 2 и 1, которые возбуждаются, например, микроволновым излучением в когерентное смешанное состояние.
2.1.1 Особенности дисперсионных и поглощательных свойств сред с электромагнитно индуцированной интерференцией атомных уровней
Общеизвестны следующие два факта. 1. Как следует из элементарной теории дисперсии, на частотах, при которых показатель преломления принимает большое значение, поглощение излучения средой также велико. Так вблизи резонансной частоты показатель преломления газа при давлении порядка 1 мм.рт.ст. может достигать значений 10, или даже 100, но излучение поглощается настолько сильно, что падающий световой луч проникает в среду лишь на расстояние гораздо меньше длины волны. Вдали от резонанса, где газ становится прозрачным, показатель преломления уменьшается до значения в вакууме.
2. При взаимодействии атомной системы со световой волной усиление электромагнитного излучения возможно только при условии преобладания усиления над поглощением. Для получения усиления в квантовой системе необходимо, чтобы переходы с более высоких энергетических уровней преобладали над переходами снизу вверх. В двухуровневой среде единственный путь к этому - создание инверсии населенностей. Однако эти положения, вообще говоря, неверны, если во взаимодействие включено более чем два уровня и атомная среда дополнительно подвергается облучению мощной электромагнитной волной.
Альтернативный путь связан с возможностью интерференции разных квантовых переходов при наличии когерентной суперпозиции атомных состояний. Речь идет о приведении атомной системы в некоторое состояние, которое характеризуется не высокой заселенностью верхнего уровня, то есть не большими значениями диагональных элементов матрицы плотности, но наличием индуцированной когерентности, связанной с недиагональными элементами. Что касается усиления электромагнитного излучения, то в этом случае срабатывает механизм, связанный с деструктивной (по отношению к поглощению) интерференцией [44], из-за которой возникает асимметрия между переходами вверх и вниз. В спектре же пробного излучения, сканирующего возбужденную оптическую среду, возни-