Оптический резонанс и двухуровневые атомы - Аллен Л.
Скачать (прямая ссылка):
214
Глава 9
нее согнала биений, возникал импульсный гетеродинный сигнал, и чувствительность детектора значительно повышалась Найдено, что возрастание амплитуды штарконского импульса увеличивало частоту биений, как п должно быть, а зависимость амплитуды эха от плотности молекул /V, экстраполированная к Г = 0 была линейной, т е интенсивность эха была пропорциональной /V21),
§ в РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ЗАТУХАНИЕ ФОТОННОГО ЭХА
Дефазировка дипольных моментов резонансных атомов в возбужденной резонансной среде является процессом по существу, детерминированным, а не стохастическим Это означает, что если имеются два атома, резонансные частоты которых различаются на бої, то по истечении некоторого времени 67 между их диполь-чымн моментами определенно возникнет разность фаз flip = омЫ, обусловленная просто различием частот В конечном итоге имен но детерминированная природа этой дефазировки позволяет восстановить фазнровку і» получить сигнал эха
До сих пор при обсуждении эха мы пренебрегали эффектами стохастичности Или некогерентным затуханием дипольных моментов В полуклассической теории, согласно Б'іоху, такое неко-герентное затухание каждого дипольного момента атома происходит со скоростью l/T/J. Если эта скорость существенно меньше скорости дефазировки 1/Тг, то некогерентные процессы не окажут существенного влияния на образование эха
') Поскольку параметры импульсов светового эха несут важную информацию о среде, возникает возможность создания оптической эхо-енектроско-IfIiH. которая довольно интенсивно раэвиластси в последние годы Так. анй лнэ маяулпини интенсивности сигнала эха позволяет исследопагь сверхтонкие и суперсв^хтонки* рисшсллрыяя уровней энергии, замаскированные неоднородным уширением (модуляционная эх о-спектроскопия) [19*. 26* 27*], эта методика' оказалась особенно эффективной при использовании дноїіного резонанса — оптического )і радиочастотного (cBeTODoe эхо при нмчульскоії резонансной, радиочастотной накачке ядер) [28*1 Перспективы оптической зхо-епекгроскопнп в исследовании релаксационных процессов в газах обсуждаются в работах [29*] В работах [30*1 теоретически исследуются закономерности экситоипой эхо-шектроскопии (акситонное световое эхо в молену-'itipHOM кристал тс няблгояалось авторами работ [31*|) D работе [32*] анализируются пеиоторые возможности наблюдения еъетиюго эха в mwrvnpoBOj пикая в случае резонанса с межзоипыми электронными переходами В [33*] обсуждаются проявления светового эха в нелинейных оптических процессах в частности и вынужденном комбинационном ряссеяинп света к т д В обзо pax f 17*. 19*1 обсуждаются также перспективы технических применений светлого »ха (оптические ЭВМ линии задержки, динамическая голография, системы записи информации, лазерные затворы, точные расходомеры и др) Отметим еще очень интересное и б я ж ]юс явление электрического (на частотах порядка 10—100 МГц» эха в пьезоэлектрических іюройі«ах [34"—36*] стн мулироввнное мо обладает здесь уникати» большой намятмо (недели и месяцы) [37*. 36*]. природа данного явлении еще це вполне йена. — Прим. ред
Фотонное эхо
Однако задержку между двумя внешними имттіьсами, кото рые предшествуют эху, легко можно сделать и гораздо большей, чем Ts.. При этом амплитуда эха существенно упадет Действи тельно, П-затухаиие приводит к тому, что амплитуда каждого дипольного моменте монотонно убывает, пока происходят дефа злровка и восствновление фазнровкн, приводящее к возникновению эха Поэтому полный днлолькын момент к моменту восстановления фазировки уже не будет равен JCd Нетрудно по нять, что его убывание определяется фактором ехр{—2'Г/Ті), где 2Т — время между первоначальным л/2-импульсом и сигналом эха. Это вытекает из прямого интегрирования уравнений (4 5а) н (4 56) па протяжении интервалов дефазировки н восстановле ния фаз, когда приложенные поля отсутствуют При этом уравнения прощаются н принимают вил
^iu + tv)==~(jr- /Д) (и + №), (9.26)
а решение, очевидно, таково-
(і/ + iv)2T = {и + ,1%е^те-И1Гк (9.27,
Соответственно уменьшается и удельная поляризации среды /см выражение {9 15)].
Еще при первом обсуждении спинового эха Хан [2] отмечал, что экспоненциальное убывание его амплитуды доставляет есте ственный способ измерения T' во многих веществах. Принципиальное преимущество по сравнению с другими методами связано с наличием задержки T между последним приложенным импульсом и измеряемым эхом Ввиду этой задержки засветка детектора возбуждающим импульсом может быть существенно понижена нли исключена На фиг 9.8 показаны результаты проведенных Пейтелом и Слашером {б] измерений T' методом фотонного эха Наблюдалось экспоненциальное убывание интенсивности эха с ростом Т, что и позволило измерить Y для колебательно-вращательных уровней SF^ При возбуждении излучением СОг-лазера Величина T' изменялась при смешивании SF6 с буферными газами — Не, № или Н?—при различных давлениях Как видно in фиг 98, зависимости амплитуды эха от 2Т в почу-югарифмическом масштабе хорошо отвечает прямым линиям.
Детальное рассмотрение на основе уравнений Блоха поведения диполя во время внешних импульсов [4, 11] и после них показывает, что простая картина затухания, обрисованная выше, не является полной Например, Хан [2] при обсуждении спино вого эха указывал, что некоторые обстоятельства позволяют измерять не тотько Т'-г но и T1 Хотя и обсу жда інсь возможные эксперименты по измерению T1 для оптических переходов С IK-
