Оптический резонанс и двухуровневые атомы - Аллен Л.
Скачать (прямая ссылка):
Пейте л и Слашер [2] впервые получили результаты для газообразной среды Они наблюдали задержки в SF6 около 0.2 мк и то, что выходные импульсы выглядят более симметричным по сравнению с входными импульсами СОг-лазера Они пока» зачн также, что интенсивность выходного импульса всегда превышала соответствующий максимум интенсивности «хвоста»
') Трудности реализации данного эффекте в рубине сняли:,: t целостью дипольного момента перехода (a 5 10_гі ед СГСЭ) и премеп релаксации, что обусловливает высокую пороговую интенсивность и необходимость пубд-кого охлаждения — Прим. ред.
Эксперименты по распространению импульсов ||5
входного импульса в пределах большей части его длительности, это обстоятельство представлял ось ими в качестве доказательства наблюдения самонндуцированпой прозрачности По поводу даннон работы были, однако, высказаны определенные сомнения, связанные H наличием в SF6 вырождения уровнен, а также с почможным некогерентным насыщением f3] В ответ Пейтел [4] показал, что оптическая задержка зависит от интенсивности л что с ростом давления она достигает максимума и затем убывает Однако для наших целей точная интерпретация результатов распространения в SFe не очень существенна, поскольку сен-час уже выполнены убедительные эксперименты, относящиеся к невырожденным системам, эффекты вырождения мы обсудим отдельно в § 3 ').
ГнбСс и Слашер {5} детально описали эксперименты по распространению когерентных оптических импульсов в разреженных парах рубидия, в которых отсутствует вырождение Источником оптических импульсов был SD2HgIl-flB3ep: его импульсы имели полносп га когерентный частотный профиль, т е их спектральная ширина была обусловлена лишь длительностью импульса, а не флуктуациямн фазы или частоты в пределах импульса Отсутствовала также частотная модуїяция импульсов. Импульсы пропускались через апертуру, которая обеспечивала достаточную близость волнового фронта к плоскому и однородность поперечного распределения интенсивности.
Лазерное излучение возбуждалось в разрядной трубке с полым катодом импульсным током с частотой ІГЮ Гц Из лазер ного импульса общей длительностью 1 мке при помощи ячейки Поккельса выделялся участок длительностью 5—IO не; импульс излучения поступал в ячейку длиной 1—IO мм, наполненную парами b7Rb с плотностью 10"—JO13 атом/см3. В отсутствие магнитного поля длина волны соответствующей липни поглощения рубидия составляет 7947,64 А Слащер и Гиббс [5] использовали магнитное поле 74,5 кЭ для зеемаповской настройки перехода в резонанс с лазерные излучением, которое имело длину волны 7944.66 А В итоге уже слабая фокусировка лазерного излучения обеспечивала получение импульсов с площадью в несколько п.
Использование паров рубидия в качестве резонансной среды выгодно по ряду причин, одна из наиболее важных сострит в том что магнитная настройка не только обеспечивает здесь резонанс с лазерным излучением, но и выделяет единственный перечет между парой невырожденных магнитных подуровней, устраняя другие переходы, которые возникают при различных ана-
') Эффект сампіінд) цнроввніюїі прозрачности на блюда'іся и и других молекулярных іазах, в чпетиости в трнхлориде бора [24*] и аммиаке [25*].— 11 рим. ред.
116
Глава S
чениях Mp Другими словами, магнитное поле обеспечивает невырожденный двухуровневый переход с единственным днполь-ным моментом.
В экспериментах Слашера — Гиббса пары рубидия были однородно распределены по поглощающей ячейке и весьма высокий коэффициент поглощения достигался на очень малой длине. Обратная доплеровская ширина перехода составляча 0,8 не, в то время как длительность имт'льси т была равна 7 не, т. е. импульс был достаточно длинным, чтобы все его частотные компоненты поглощались одинаково Естественное время жімни верхнего уровня существенно превышало т и состав тяло 28 ис
Именно при такой почти идеальной удачной комбинации параметров импульса и среды Спашер и Гиббс наблюдали нелинейное пропускание Для их 2л-нмпульсов пропускание было меньшим 100%, по-видимому, только ввиду того, что форма входных импульсов не соответствовала гиперболическому секансу, и они должны были сначала надлежащим образом сформироваться в среде Наблюдались большие задержки импульсов, что отвечает уходу энергии из импульса, когерентному возбуждению атомов и обратному высвечиванию в области заднего фронта импульса без потерь, но с задержкой, обусловленной временным когерентным сохранением энергии импульса в атомах Наблюдаемые задержки хорошо согласовывались с предсказанными по формуле (4 41) и соответствовали скоростям импульса, на три порядка меньшим с Очень часто наблюдалось также разбиение импульса в согласии с предсказаниями теоремы площадей (фиг 5 1)
«Провал» между 2л и Зл на кривой зависимости выходной !•нтенсивности от входной (фиг. 52) можно отнести за счет влияния 4гс-импу-"1Ьсов, которые дважды когерентно возбуждают и девозбуждают атомы Иначе говоря, часть импульса поглощается, а затем, несколько позже, переизлучается Из полученных данных видно также, что п некоторых случаях пиковые выходные интенсивности превышают пиковые входные интенсивности, хотя полная выходная энергия, конечно, меньше, чем входная И опять-таки это удается объяснить лишь в рамках когерентного взаимодействия между светом и атомпыми диполями; в теории некогерентного насыщения подобные результаты заведомо отсутствуют
