Основы лазерной спектроскопии - Стенхольм С.
Скачать (прямая ссылка):
301
пиками есть 4а и они примерно на 50% шире, чем центральный максимум. Этот результат был теоретически получен различными способами и проверен экспериментально.
В этом разделе мы показали, как наличие сильного поля изменяет спектр излученных фотонов. Осцилляции Раби с частотой 2а вызывают появление боковых спутников в спектре. Зададимся теперь вопросами: может ли сильное поле повлиять на релаксацию атомных переменных? можно ли изменить скорость спонтанного излучения за счет увеличения амплитуды поля?
Из уравнения (6.77а) получаем
JtP22 = 2?\(9)Re<0,2|p|9,l>. (6.115)
я
При больших амплитудах поля подстановка сюда (6.112) дает
p22= -Tp22, (6.116)
где
г = I ЦяУ
v1 + (г/2)2 2 (г- 2аY + (ЗГ/4)2
+ 1 ЗГ/4
1
+ -
ЗГ/4
2 (v + 2а)2 + (ЗГ/4)2
1
1
2а) + -8(v + 2а)
(6.117)
Q
Последнее равенство справедливо, если Г мало по сравнению с тем интервалом частот вблизи О, где \(q) заметно изменяется. О определяет центр спектра. Сравнивая (6.117) с (6.83) получаем, что в низшем приближении по а эти результаты действительно совпадают.
Таким образом, даже если спектр расщепляется на три пика при больших а, его интегральная интенсивность остается постоянной. Именно она и определяет скорость распада Г. Поэтому влияние интенсивности света на релаксацию атомных переменных наблюдать совсем не просто, даже если спектр излученных фотонов имеет характерную трехпиковую структуру. Этот вы- 302
ГЛАВА 1.
вод следует и из общего результата (6.102) вне зависимости от наших предположений.
Дополнительные сложности возникают, если Д Ф 0. При этом спектр оказывается несимметричным, но в общих чертах1 сохраняет свою форму, которую легко получить численно из уравнения (6.102).
6.7. КОММЕНТАРИИ И ЛИТЕРАТУРА
Укажем лишь на работы, в которых обсуждаются основы квантовой электродинамики. Мы следовали подходу Ферми [54]. Хорошее введение содержится в книге Сакураи [109]. Изложение в книге Лоудона [96] специально приспособлено для приложений в квантовой электронике. Различные теоретические методы рассматривает Люиселл [97]. Обзоры [130] и [132] посвящены различным аспектам квантования поля, проявляющимся в квантовой электронике и лазерной спектроскопии соответственно.
Спонтанный распад был впервые рассмотрен Вайскопфом и Вигнером [143]. Наше изложение в упрощенном виде следует современному подходу [35].
Первый расчет величины лэмбовского сдвига был сделан Бете [24]. Спектр резонансной флуоресценции обсуждается в учебнике Гайтлера [58], разд. 20, где доказано существование узкого пика на возбуждающей частоте. Этот эффект наблюдался при сильном лазерном возбуждении [47, 56]. Специфическая структура спектра резонансной флуоресценции получена в теоретических работах [31, 100, 103] и впервые экспериментально наблюдалась в работе [171]. Дальнейшее развитие эксперимента проделано Гроувом и др. [57] и Шудой и др. [121]. Детальная теория изложена в статье [35] и обзоре [79]. Мы следовали подходу Бакланова [14]. Более подробное изложение см. в [132].
В работах Хакена [60] и его сотрудников развивалось кванто-вомеханическое описание лазерной генерации. При этом квантовые эффекты рассматривались как источники шума. Аналогичный подход был предложен Лэксом [28]. Наше изложение основывалось на идеях Скалли и Лэмба [123], широко развитых ими вместе с Сарджентом [118]. Альтернативный подход к квантовой теории лазера предложен Казанцевым и Сурдутовичем [77] (детальное обсуждение в [78]). ЛИТЕРАТУРА
(В скобках указаны разделы, в которых делаются ссылки на соответствующие работы)
1. Abragam A. The Principles of Nuclear Magnetism.— Oxford: Clarendon Press, 1961. (Имеется перевод: Абрагам А. Ядерный магнетизм. — M.: ИЛ, 1963.) (Разд. 1.11, 5.5.)
2. Abramowitz M., Stegun I.A. Handbook of Mathematical Functions. — N.Y.: Dover, 1970. (Имеется перевод издания 1964 г.: Абрамович А., Стиган И. Справочник по специальным функциям. — M.: Наука, 1979.) (Разд. 2.4, 5.2.а.)
3. Agarwal G.S. — Phys. Rev. Lett., 1976, v. 37, p. 1383 (Разд. 5.5.)
4. Allen L., Eberiy J.H. Optical Resonances and Two-Level Atoms. — N.Y.: Wiley, 1975 (Имеется перевод: Алпен Jl., Эберли Дж. Оптический резонанс и двухуровневые атомы. — M.: Мир, 1978.) (Разд. 1.10, 1.11, 3.2.)
5. Allen L., Stroud C.R., Jr. — Phys. Rep., 1982, v. 91, p. 1. (Разд. 4.5д.)
6. Aminoff C. G., Stenholm S. — J. Phys. B: At. Mol. Phys., 1976, v. 9, p. 1039. (Разд. 2.8, 5.5.)
7. Anderson P.W. — Phys. Rev., 1949, v. 76, p. 647. (Разд. 1.11).
8. Anderson P.W. — J. Phys. Soc. Jap., 1954, v. 9, p. 316. (Разд. 5.5.)
9. Arimondo E., Bambini A., Stenholm S. — Phys. Rev., 1981, v. A24, p. 898. (Разд. 4.5д.)
10. Aulter S.H., Townes C.H. — Phys. Rev., 1955, v. 100, p. 703 (Разд. 2.8, 4.3e.)
д. Avan P., Cohen-Tannoudji С, — J. Phys. В: At. Mol. Phys., 1977, v. 10, p. 155. (Разд. 5.5.)
12. Bagaev S.N., Kolomnikov Yu. D., Lisitsyn V.N., Chebotaev V.P. — IEEE J.Q.E., 1968, v. QE-4, p. 868. (Разд. 4.2в.)
13. Bagaev S.N., Vasilenko L.S., Goldort V.G., Dmitriev A.K., Dychkov A.S., Chebotaev V.P. — Appl. Phys., 1977, v. 13, p. 291. (Разд. 2.8.)
