Теоретически исследованы нетривиальные особенности внутридопплеровских резонансов насыщенного поглощения в многослойной ячейке с разреженной газовой средой, которая является компактным аналогом большого числа плоскопараллельных атомных пучков. Рассмотрены пространственно разделенные насыщающий и пробный монохроматические лазерные пучки (с одинаковой частотой), распространяющиеся в одинаковом или встречном направлениях в такой ячейке. Воздействие насыщающего светового излучения на пробный пучок в данной ситуации обусловлено пролетом между ними оптически накачанных атомов, продольные компоненты скорости которых претерпевают селекцию вследствие специфической геометрии многослойной ячейки. Эта селекция приводит к сужению внутридопплеровского резонанса в поглощении пробного пучка и уменьшает различие в структуре данного резонанса между случаями встречного и однонаправленного насыщающего излучения. Установлено, что в рассматриваемой многослойной ячейке эффективная ширина такого внутридопплеровского резонанса может быть меньше (примерно в полтора раза) предельно малой характерной ширины известного “лэмбовского провала” в спектроскопии насыщенного поглощения в стандартной газовой ячейке. Полученные результаты могут быть использованы в атомной спектроскопии сверхвысокого разрешения, а также для стабилизации лазерной частоты.
Теоретически исследованы нетривиальные особенности внутридопплеровских резонансов насыщенного поглощения в многослойной ячейке с разреженной газовой средой, которая является компактным аналогом большого числа плоскопараллельных атомных пучков. Рассмотрены пространственно разделенные насыщающий и пробный монохроматические лазерные пучки (с одинаковой частотой), распространяющиеся в одинаковом или встречном направлениях в такой ячейке. Воздействие насыщающего светового излучения на пробный пучок в данной ситуации обусловлено пролетом между ними оптически накачанных атомов, продольные компоненты скорости которых претерпевают селекцию вследствие специфической геометрии многослойной ячейки. Эта селекция приводит к сужению внутридопплеровского резонанса в поглощении пробного пучка и уменьшает различие в структуре данного резонанса между случаями встречного и однонаправленного насыщающего излучения. Установлено, что в рассматриваемой многослойной ячейке эффективная ширина такого внутридопплеровского резонанса может быть меньше (примерно в полтора раза) предельно малой характерной ширины известного “лэмбовского провала” в спектроскопии насыщенного поглощения в стандартной газовой ячейке. Полученные результаты могут быть использованы в атомной спектроскопии сверхвысокого разрешения, а также для стабилизации лазерной частоты.
Продолжено теоретическое исследование возможностей известного метода пробного монохроматического светового пучка при оптической накачке атомов (молекул) разреженной газовой среды широкополосным излучением в тонкой ячейке, диаметр которой гораздо больше ее внутренней толщины.В отличие от расчетов предыдущих публикаций по данному методу спектроскопии в настоящей работе рассмотрены произвольные значения интенсивности излучения накачки и толщины цилиндрической газовой ячейки.Таким образом, проанализированы всевозможные механизмы и особенности скоростной селекции атомов на оптически возбужденных уровнях, обусловленные пролетной релаксацией данных атомов в подобных тонких ячейках.На этой основе исследованы внутридопплеровские резонансы поглощения пробного светового пучка на квантовых переходах из верхнего уровня, возбужденного оптической накачкой.Полученные результаты могут найти применение в спектроскопии высокого разрешения атомов (молекул), а также для стабилизации лазерной частоты по установленным узким спектральным резонансам.
Предложен метод внутридопплеровской спектроскопии, основанный на особенностях сужения с течением времени скоростного распределения оптически возбужденных атомов (молекул) разреженной газовой среды в тонкой ячейке после воздействия достаточно короткого импульса широкополосного излучения. Регистрация узких внутридопплеровских резонансов на центральных частотах квантовых переходов из атомного состояния, возбужденного таким импульсом накачки, осуществляется последующими пробными монохроматическими световыми импульсами. Оптимальные условия для реализации данного метода спектроскопии имеют место, когда время радиационного распада оптически возбужденного атомного уровня превосходит характерное время пролета атомов между стенками рассматриваемой тонкой ячейки, внутренняя толщина которой во много раз меньше ее поперечных размеров. Ключевые слова: внутридопплеровская спектроскопия, тонкая газовая ячейка, широкополосная импульсная накачка, долгоживущие квантовые уровни.
В рамках фурье-анализа были исследованы световые сдвиги резонансов когерентного пленения населенностей в периодически модулированном лазерном поле, когда частота модуляции варьируется вблизи дробной частоты сверхтонкого расщепления в основном состоянии атомов Δ/ (где = 1, 2, 3, ...). Такой тип модуляции обычно имеет место в малогабаритных часах с полупроводниковым лазером, когда ток инжекции гармонически модулирован на частоте , либо при использовании электрооптического или акустооптического модулятора. При этом формируется полихроматическое эквидистантное излучение, в котором имеются только две частотные компоненты, наиболее резонансные рабочим оптическим переходам в атоме, в то время как все остальные частотные компоненты являются относительно нерезонансными. На основе точных численных расчетов мы показали, что широко распространенная точка зрения, согласно которой сдвиг резонанса когерентного пленения населенностей определяется обычным квадратичным штарковским сдвигом нижних атомных уровней, является, в общем случае, существенно некорректной. Это обусловлено тем, что в общем случае дополнительный вклад в световой сдвиг резонанса когерентного пленения населенностей, обусловленный биениями (на частоте Δ) между различными нерезонансными частотными компонентами, может быть сопоставим (или даже доминировать) по отношению к величине стандартного штарковского сдвига. Более того, эти биения являются фазовочувствительными. Поэтому даже наличие детальной информации о спектральном составе модулированного излучения (например, с помощью спектр-анализатора) не является достаточным для определения светового сдвига резонанса когерентного пленения населенностей.
Исследовано влияние свободного движения атомов на процессы поглощения двухчастотного лазерного излучения оптически плотной средой в условиях резонанса когерентного пленения населенностей. Обнаружено, что в такой системе каждая из двух компонент лазерного излучения поглощается по-разному. Показано, что различие в поглощении каждой из компонент лазерного излучения существенно зависит от скорости релаксации низкочастотной когерентности подуровней основного состояния. Определена область значений скоростей данной релаксации, в которой этот эффект проявляется наиболее сильно.
В работе исследуется эффективность квазивырожденного четырехволнового преобразователя излучения на резонансной и тепловой нелинейностях в схеме с обратной связью. Получена система дифференциальных уравнений для пространственных спектров сигнальной и объектной волн, температурных решеток при условии малого коэффициента отражения в схеме с обратной связью. Для случая малой резонансной нелинейности найдено аналитическое выражение для амплитудного коэффициента отражения объектной волны. Построены зависимости коэффициента отражения от интенсивности волн накачки при различных соотношениях между их волновыми числами. Рассмотрены случаи реализации обратной связи по сигнальной и объектной волнам, только по сигнальной волне или только по объектной волне. Построены зависимости коэффициента отражения квазивырожденного четырехволнового преобразователя излучения от интенсивности волн накачки при сопряжении кольцевым резонатором граней нелинейного слоя и при компенсации фазового набега вследствие самовоздействия волн накачк
Проведено численное моделирование спектров возбуждения резонансной флуоресценции, связанных динамическим взаимодействием двух различных двухуровневых наночастиц. Рассматривалось возбуждение одной из частиц монохроматическим светом с частотой, близкой к частоте собственного перехода этой частицы, при интенсивности облучения, приводящего к малой заселенности ее возбуждаемого состояния. Использован формализм описания резонансной флуоресценции методом Гайтлера--Ма применительно к полной составной системе из отмеченной пары частиц и квантованного поля излучения. Полученные выражения для спектра возбуждения отражают учет поглощения фотона флуоресценции без отнесения его к излучению какой-либо одной из частиц. Выражения для спектров возбуждения при учете такого поглощении фотона флуоресценции, которое позволяет отнести его к излучению той или иной из частиц, получены на основе решения модифицированной системы уравнений метода Гайтлера--Ма, которая отражает сложение не интерферирующих амплитуд состояний поля излучения каждой частицы. Установлено, что форма спектров возбуждения стационарной резонансной флуоресценции рассматриваемых частиц определяется формой соответствующих спектров интенсивности спонтанной флуоресценции этих частиц. Ключевые слова: математическое моделирование, взаимодействующие двухуровневые наночастицы, резонансная флуоресценция, спектр возбуждения.