Влияние механизмов уширения квантовых переходов на распространение электромагнитных импульсов в условиях индуцированной прозрачности

• Автор: Шарыпов, Антон Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 104 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СВОЙСТВА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ОБЛАСТИ ИНДУЦИРОВАННОЙ ПРОЗРАЧНОСТИ
Введение
1.1 Групповая скорость электромагнитного импульса в однородной среде и другие дисперсионные свойства
1.2 Экспериментальное наблюдение «медленного света»
ГЛАВА 2. ЭФФЕКТЫ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ РЕЗОНАНСНЫХ
СКОРОСТЕЙ АТОМОВ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-
ИНДУЦИРОВАННОЙ ПРОЗРАЧНОСТИ
Введение
2.1 Механизмы уширения спектральной линии
2.2 Квантовые кинетические уравнения для матрицы плотности
2.3 Лазерно - индуцированное изменение населенностей и неравновесность
в распределении по скоростям в трехуровневых системах
2.4 Резонансная восприимчивость среды на частоте пробного излучения
2.5 Связь спектральных особенностей с характером пересечения скоростей резонансных групп атомов
2.6 Замедление света в области окна прозрачности
Заключение
ГЛАВА 3. ЛАЗЕРНО-ИНДУЦИРОВАННОЕ ЗАМЕДЛЕНИЕ
ИМПУЛЬСОВ ИЗЛУЧЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ПРОИЗВОЛЬНОЙ СТОЛКНОВИТЕЛЬНОЙ РЕЛАКСАЦИИ НИЗКОЧАСТОТНОЙ
КОГЕРЕНТНОСТИ
Введение

3.1 Резонансная восприимчивость среды на частоте пробного излучения в условиях произвольной столкновительной релаксации низкочастотной когерентности
3.2 Параметризация Фано
3.3 Распространение импульсов пробного излучения в области частот узкого резонанса
Заключение
ГЛАВА 4. ЗАМЕДЛЕНИЕ ИМПУЛЬСОВ ПРОБНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ДВУХУРОВНЕВЫХ КВАНТОВЫХ СИСТЕМАХ С ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМОЙ ПОЛОСЫ ПОГЛОЩЕНИЯ
Введение
4.1 Восприимчивость квазидвухуровневой системы в сильном резонансном поле излучения
4.2 Условия реализации эффекта медленного света в квазидвухуровневых системах
4.3 Узкие нелинейные резонансы в квазиконтинуумах и обобщение на спектры нелоренцевской формы
4.4 Оптимальные области индуцирования нелинейного резонанса
Заключение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Введение

Актуальность темы. В последнее время интенсивно ведутся разработки в области создания квантово-оптических устройств, предназначенных для обработки и передачи данных. В связи с этим особую актуальность приобрели исследования некоторых эффектов нелинейной оптики, которые позволяют существенно снижать скорость распространения электромагнитного сигнала в среде [1-6]. Данное явление представляет не только большую практическую значимость - эффект интересен сам по себе, удивительна и необычна возможность снижения групповой скорости импульса в среде на 5-7 порядков, что и привлекает внимание многих ученых всего мира.
Эффект «медленного света» связан с тем, что в оптически плотной среде, под действием индуцирующего поля, создается провал в спектре поглощения пробного поля - окно прозрачности, в области которого дисперсия коэффициента преломления имеет весьма высокое значение. Распространяясь в данных условиях, импульс пробного излучения, спектральная ширина которого не выходит за пределы окна прозрачности, не испытывает существенных искажений, а за счет сильной дисперсии коэффициента преломления его групповая скорость значительно снижается [7]. Таким образом, изменяя степень дисперсии коэффициента преломления и глубину окна прозрачности, мы можем управлять параметрами распространения импульсов в среде — групповой скоростью и временем задержки на длине поглощения. Как правило, ширина окна прозрачности, его форма, условия реализации, степень дисперсии коэффициента преломления, а, следовательно, и особенности проявления эффекта «медленного света» зависят от интенсивности индуцирующего поля и механизмов уширения квантовых переходов [8-11]. В связи с этим исследование влияния различных механизмов уширения квантовых переходов на свойства индуцированной прозрачности позволит обогатить представление о проявлении эффекта медленного света, что будет способствовать скорейшему внедрению данного явления для решения конкретных прикладных задач.

недиагональных элементов матрицы плотности при упругих столкновениях.
Члены в (25) с Ап (у, V') учитывают возможность теплового заселения уровня
с уровней п, что обеспечивает больцмановское распределение заселенностей
нижележащих уровней. Ядра интегралов столкновений Д(у,у') имеют смысл
вероятности изменения скорости V* —> V в единицу времени. Конкретный вид ядер интегралов столкновений зависит от модельных соображений [76-78]
[78, 79] эти ядра выражены через компоненты 5 - матрицы и амплитуды рассеяния /) атома в состоянии /. В результате “диагональные” частоты г
ядра Ап определяются через квадраты модуля амплитуд рассеяния / .а у, ]
и А{]- через произведения /[/у . В общем случае релаксационные частоты и ядра являются комплексными, что описывает сдвиг частот атомных резонансов при столкновениях. Система (23) с неэрмитовыми релаксационными
матричными элементами является эрмитовой, т.е. выполняются обычные *
соотношения ркп = рпк для всех компонент матрицы плотности.
Для анализа всех основных особенностей ЗИП достаточно рассмотреть наиболее простой случай почти изотропного рассеяния. При таких столкновениях проекция скорости атома на любое направление изменяется на величину порядка самой скорости (модель сильных столкновений). Модель сильных столкновений [25, 77, 79] основывается на предположении
независимости Д(у,у') от у', т.е.
Д(у,у') = Д(у). (26)
Равенство (26) предполагает, что скорость атома после столкновения V не зависит от его скорости до столкновения у'. Такая модель отражает основные качественные особенности рассеяния легких резонансных частиц на тяжелых атомах буферного газа.
Поскольку резонансное взаимодействие излучения имеет место лишь с атомами, обладающими определенными проекциями скорости и, на волновые