Введение к работе
Актуальность работы заключается в том, что исследование спектров восприимчивости и поляризации атомов в сильных световых полях позволяет получить информацию о суперпозиционных состояниях двухуровневых и трехуровневых атомов в сильных полигармонических полях. Вопрос воздействия на среду полигармонического сильного поля является важным для целей лазерной спектроскопии и метрологии, генерации и усиления оптических полей, создания новых оптических реперов частоты и устройств долговременной памяти. Полученные результаты могут быть использованы в современных методах квантовой электроники и нелинейной атомной спектроскопии.
Целью работы являлось теоретическое исследование временных и спектральных характеристик отклика двух- и трехуровневых атомов в сильных полигармонических квазирезонансных световых полях, численное моделирование процессов взаимодействия «атом+поле», теоретическая интерпретация экспериментально полученных данных.
Научная новизна
-
Впервые на основе прямого интегрирования предложен аналитический метод расчета спектров поляризации и восприимчивости двухуровневой системы в сильном световом полигармоническом поле, как с эквидистантными, так и неэквидистантными попарно симметричными компонентами поля. В случае неэквидистантного спектра объяснено появление параметрических резонансов – сверхузких резонансов.
-
Модифицирован метод цепной дроби для эквидистантных полей, для случая сильного бигармонического и слабого зондирующего неэквидистантных полей. Результаты расчетов по данному методу подтвердили существование сверхузких резонансов.
-
Развиты эффективные методы численных расчетов временного хода и спектров поляризации и восприимчивости двухуровневых и трехуровневых атомов в сильных полигармонических полях.
-
Впервые предложен метод аналитического расчета спектров восприимчивости трехуровневого атома в сильном полигармоническом и слабом зондирующем бигармоническом полях на смежных переходах. Получены условия появления в спектре поглощения слабого поля сверхузких резонансов на частотах гармоник и субгармоник, кратных межмодовому расстоянию сильного поля. На частотах сверхузких резонансов впервые обнаружено усиление без инверсии населенностей, т.е. при отсутствии некогерентной накачки.
Практическая ценность полученных результатов состоит в том, что разработаны аналитические и развиты численные методы расчета спектров восприимчивости и поляризации двух- и трехуровневых атомов в сильных полигармонических полях. Результаты диссертационной работы могут быть использованы для создания новых методов стабилизации частоты, реализации генерации в УФ- области спектра и решения задач нелинейной лазерной спектроскопии, особенно в новой ее области – комб-спектроскопии.
Положения диссертационной работы, выносимые на защиту:
-
Получены аналитические выражения для поляризации и восприимчивости двухуровневых атомов в сильных полигармонических полях для случая симметричного расположения компонент поля относительно частоты атомного перехода.
-
Предложен модифицированный метод цепной дроби, с помощью которого исследован спектр поглощения двухуровневой системы в сильном полигармоническом и слабом зондирующем полях. Обнаружены сверхузкие резонансы на частотах гармоник и субгармоник межмодовой частоты полигармонического поля.
-
Исследована аналитическими методами временная динамика разности заселенностей уровней двухуровневых атомов в сильных полигармонических полях.
-
Развиты численные методы расчета спектров восприимчивости двух- и трехуровневых систем в сильном полигармоническом и слабом сканирующем бигармоническом полях. Получены сверхузкие резонансы на частотах гармоник и субгармоник межмодовой частоты полигармонического поля.
-
В случае симметричного относительно частоты перехода сильного поля получено аналитическое выражение для спектра восприимчивости трехуровневого атома в сильном полигармоническом и слабом зондирующем бигармоническом полях на смежных переходах.
Апробация работы
Материалы диссертации докладывались на международных и национальных конференциях
- ХIV Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике, Ленинград, 1991, тезисы докладов ч.II,с.138-139
- Международная конференция "Оптика лазеров-93", С-Петербург, 1993, тезисы докладов ч.I,с.318.
- 15 Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике, , 1995, Санкт-Петербург, тезисы докладов ч.1, с.216-217
- The 1996 Conferenceon Precision Electromagnetic Measurements, CPEM’96 Digest, June 1996, Braunschweig, Germany,p.138
- First international conference for young scientists on laser optics (LO-YS'2000), Technical Digest, June 2000, St.Petersburg, Russia, p.75
- XVII International Conference on Coherent and Nonlinear Optics(ICONO 2001), Technical Digest, June 2001, Minsk, Belarus, p.FS11
- Вторая международная конференция молодых ученых и специалистов “Оптика-2001”,октябрь 2001, Санкт-Петербург, Россия, сборник трудов, с.148
- Conference on Lasers, Applications, and Technologies for Young Scientists (IQEC/LAT-YS 2002), Moscow, Russia, June 2002, p.40
- 9 Conference on Laser Optics, St.Petersburg, Russia, 2003, vol.11, p.42
- 4-th International Symposium on Modern Problems of Laser Physics, Novosibirsk, August 2004
- International Conference on Coherent and Nonlinear Optics, St.Petersburg,11-15 May, 2005, Theses, p.66
- IV Международная конференция молодых ученых и специалистов, «Оптика 2005»,17 – 21 октября 2005 года, Санкт-Петербург,Россия
- Laser Optics-2006 –International conference, Saint-Petersburg, 26-30 June, 2006, Russia
- XIII International Conference on “Laser Optics 2008”, St.Petersburg 23-28 June, 2008, Technical program, p.70
Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Диссертация содержит 103 страниц, из них - 64 страницы текста, 31 рисунок и список литературы из 88 наименований на 8 страницах.
Похожие диссертации на Исследование спектров поляризации и восприимчивости атомов в сильных световых полях
