Управление ядерными спектрами и рамановская генерация сверхкоротких импульсов при когерентном резонансном взаимодействии оптического излучения с конденсированными средами

• Автор: Колесов, Роман Львович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 117 с. : ил

Оглавление
Введение
1. Влияние лазерного поля на ядерные переходы
1.1. Введение
1.2. Простейшая модель электронно-ядерной системы
1.3. Модификация мессбауэровского спектра ядер под действием управляющего лазерного поля в случае изомерного сдвига уровней
1.4. Влияние уширения оптического перехода на модификацию мессбауэровского спектра
1.5. Модификация мессбауэровского спектра в случае сверхтонкого расщепления основного состояния
1.6. Оптическая накачка ядерных переходов лазерным полем
1.7. Численные оценки для реальных веществ
1.8. О возможности создания безынверсного гамма-лазера
1.9. Основные результаты
2. Генерация коротких оптических импульсов за счет самовоздействия двухкомпонентного лазерного поля, распрстраняющегося в рамановской среде
2.1. Введение
2.2. Модель взаимодействия рамановской среды с полихроматическим излучением
2.3. Аналитическое решение в случае разных населенностей рамановских уровней
2.4. Аналитическое решение в случае равнонаселенных рамановских уровней . .

2.5. Аналитическое решение в резонансном случае
2.6. Учет дисперсии среды
2.7. Оценки для реальных веществ
3. Генерация оптического континуума за счет римановского рассеяния в когерентно приготовленной среде
3.1. Введение
3.2. Постановка задачи
3.3. Решение уравнений распространения в среде без дисперсии
3.4. Учет линейной дисперсии среды
3.5. Использование резонатора для уменьшения длины среды
3.6. Приготовление оптически толстой среды в когерентном состоянии
3.7. Основные результаты
Заключение
Литература

Введение
В настоящее время одной из наиболее интенсивно развивающихся областей квантовой электроники является область, занимающаяся изучением интерференционных явлений, проявляющихся при взаимодействии электромагнитного поля со средой. Несмотря на то, что интерференционные эффекты при взаимодействии излучения с веществом известны достаточно давно, начиная со знаменитой работы Фано, опубликованной в конце 50-х годов [1], начало интенсивному изучению этих явлений было положено несколькими работами, опубликованными в конце 80-х независимо разными авторами [2-4]. В них был рассмотрен эффект подавления поглощения электромагнитного излучения многоуровневой резонансной средой за счет интерференции различных каналов поглощения. В некоторой степени, в этих работах была переоткрыта асимметрия между поглощением и излучением поля в среде, предсказанная в 1983-м году Архипкиным и Геллером [5] для систем с непрерывным спектром состояний, но уже для конечного числа энергетических уровней в системе.
Необычайно большой интерес, проявляемый сейчас к данной области квантовой электроники, связан, в первую очередь, с большим количеством эффектов, сопутствующих подавлению поглощения в среде за счет интерференции. Это такие явления, как безын-версное усиление и генерация электромагнитного излучения (AWI - amplification without inversion и LWI - lasing without inversion) [6-13], электромагнитно индуцированная прозрачность (EIT - electromagnetically induced transparensy) [14-19], уменьшение групповой скорости света при распространении через резонансную среду в отсутствие поглощения (SGV - slow group velocity) [20-22], возможность полной остановки света в среде [23], увеличение показателя преломления среды [24-29], возможность осуществления эффективных

1.4. Влияние уширения оптического перехода на модификацию мессбауэровского спектра
Обсудим характерные параметры уширения оптической линии и их температурную зависимость. Известны несколько типов оптических переходов в ионах в кристалле.
Наиболее хорошо изученными являются 4/ — 4/ переходы в трехвалентных ионах лан-танидов и 5/ — 5/ переходы в ионах актинидов. Это электродипольно-запрещенные переходы с характерным временем жизни возбужденного состояния 10~2 — 1СГ4 сек. Взаимодействие таких переходов с электромагнитным полем либо магнитодипольное или квадрупольное, либо определяется примесью состояний с противоположной четностью за счет кристаллического поля. Как правило, полная ширина таких переходов достаточно маленькая, она варьируется от 1 ГГц до 100 ГГц. Это обусловлено тем, что /-оболочки лантанидов и актинидов сильно экранированы от внешних воздействий за счет 6р и 7р электронов соответственно. При гелиевых температурах однородная ширина линии практически определяется радиационной и основной вклад в полную ширину перехода дает неоднородное уширение. При повышении температуры до комнатной сбой относительной фазы основного и возбужденного состояний приводит к тому, что однородное уширение становится одного порядка с неоднородным, т.е. 7др4 ~ 1 — 100 Г Гц.
Другой класс оптических переходов в ионах, имплантированных в кристалл, - это (I — с1 переходы в ионах переходных металлов, таких как железо, никель и другие. Такие переходы также запрещены по четности, их характерные радиационные времена жизни 1 мсек — 10 мксек. В силу того, что <1 оболочки переходных металлов не экранированы от кристаллического поля, неоднородное уширение таких переходов существенно больше, чем в редкоземельных металлах, и составляет обычно 1 — 100 см~1. Что же касается однородного уширения, то даже при низких температурах оно может быть существенно больше радиационного из-за сильного взаимодействия с фононами в условиях отсутствия экранировки Д-электронов. При комнатной температуре ширина с1 — <1 переходов определяется фазовым сбоем и обычно составляет ~ 100 — 1000 см_1.
Третий класс переходов - электродипольно разрешенные переходы. Они как правило