Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Квантово-оптические эффекты в системе бихроматического излучения щелочных атомов при двухфотонном резонансе в ограниченных средах

Александр Аммосов

Published Jan 1, 2025• 0 citations
Publisher

Abstract

Цель работы – исследование новых физических эффектов, возникающих при взаимодействии двухчастотного лазерного излучения с квантовыми системами (атомами) при различных условиях взаимодействия со стенками ячейки. Объект исследования – щелочные атомы, находящиеся в ячейках конечного размера с антирелаксационным стеночным покрытием. В настоящей работе показано, что тепловое движение атомов в ограниченном объеме существенно влияет на динамику населенностей в Λ-схеме при двухфотонном резонансе. Система асимметрична относительно перестановки частот Раби каналов возбуждения: населенность возбужденного состояния зависит от их соотношения. Обнаружена инверсия населенности между основными состояниями сверхтонкой структуры при одинаковых интенсивностях возбуждающих полей. Определены области значений частот Раби, скоростей атомов, двухфотонных отстроек и ширины лазерного спектра, где эффекты (асимметрия, инверсия) максимальны. Учет выявленных эффектов при учете движения атомов обязателен для точности приложений КПН (атомные часы, сенсоры) в микроячейках с антирелаксационным покрытием. Применено программное обеспечение: Wolfram Mathematica.

DOI
10.18720/spbpu/3/2025/vr/vr26-278

Related papers

Влияние диффузии активных атомов на форму спектра резонанса когерентного пленения населенностей

E.K. Rozkov, K.A. Barancev, G.V. Volosin +1 more

Приведены вывод и численное решение системы уравнений диффузии для компонент матрицы плотности Λ-атома, взаимодействующего с бихроматическим лазерным излучением при наличии буферного газа. В ходе вывода проведено расцепление цепочки Боголюбова и определен вид интеграла столкновений, в котором учитывались частые упругие столкновения и более медленные спин-обменные взаимодействия. Определены поправки первого и второго порядков малости к одночастичной матрице плотности, приводящие к отклонению распределения активных атомов по импульсам от равновесного (максвелловского). Проведено усреднение квантовых кинетических уравнений по импульсам активного атома и выполнен переход к представлению вращающейся волны. В выражениях для потоков компонент матрицы плотности присутствуют слагаемые, обусловленные пространственной неоднородностью системы, и слагаемые, возникающие из-за эффекта светоиндуцированного дрейфа. Исходя из численного решения системы для случаев одномерного и двумерного движения атомов установлено, что граничные эффекты оказывают существенное влияние на характеристики резонанса когерентного пленения населенностей и их роль возрастает при уменьшении размеров газовой ячейки. Определено, что существует область значений радиусов гауссова пучка, при которых параметр качества резонанса когерентного пленения населенностей (отношения амплитуды резонанса к его ширине) перестает зависеть от диаметра луча накачки. Показано, что для ячеек малых размеров существует концентрация буферных атомов, при которой параметр качества резонанса достигает максимального значения.

Zhur. Eksptl'. i Teoret. Fiz.•Jan 1, 2025•0 citations

Когерентная кинетика многоступенчатой λ-схемы для лазерного разделения изотопов

А.Б. Дьячков, С.М. Миронов, Gleb O. Tsvetkov

Получены аналитические решения уравнений Шредингера для когерентного возбуждения атома в схеме двух- и трехступенчатой фотоионизации применительно к задаче лазерного разделения изотопов. Особенностью исследования является введение лазерного возбуждения из дополнительного начального состояния для увеличения доли атомов, вовлекаемых в процесс разделения. Найдены оптимальные с точки зрения выхода фотоионов соотношения интенсивностей излучения на отдельных ступенях схемы фотоионизации. Ключевые слова: лазерная фотоионизация, лазерное разделение изотопов.

Оптика и спектроскопия•Jan 1, 2022•0 citations

Влияние свободного движения атомов на распространение лазерного излучения в оптически плотных средах в условиях резонанса когерентного пленения населенностей

Г. В. Волошин, K. A. Barancev, S. P. Voskobojnikov +1 more

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.

Zhur. Eksptl'. i Teoret. Fiz.•Jan 1, 2025•0 citations

Квазивырожденное четырехволновое взаимодействие в прозрачной наносреде при больших коэффициентах преобразования

Овчинникова М. А., Овчинникова М. А., Валерий Владимирович Ивахник

В работе проведен анализ пространственных характеристик вырожденного четырехволнового преобразователя излучения в схеме с попутными волнами накачки и квазивырожденного четырехволнового преобразователя в схеме со встречными волнами накачки. В качестве оптически нелинейной среды рассмотрена прозрачная двухкомпонентная среда, состоящая из жидкости и растворенных в ней наночастиц. Получены аналитические выражения, описывающие пространственные спектры температурных решеток, спектры объектной волны в прозрачной среде в схеме с попутными волнами накачки при условиях отвода тепла от граней нелинейного слоя, неизменности температуры на гранях. Получена система дифференциальных уравнений третьего порядка, описывающая связь между пространственными спектрами объектной и сигнальной волн при квазивырожденном взаимодействии в схеме со встречными волнами накачки при учете большого коэффициента отражения. Для четырехволнового преобразователя излучения в схеме с попутными волнами накачки показано возникновение провалов в модул

•Jan 1, 2017•0 citations

Сверхизлучение в коллективе идентичных невзаимодействующих атомов

Баранов В. Н., Баранов В. Н., Семин Виталий Владимирович

Объектом исследования в данной работе является классическая модель Дикке сверхизлучающего газа. Цель работы – Исследовать сверхизлучение в коллективе идентичных невзаимодействующих атомов в излучающем газе. В результате работы выведены уравнения интенсивность спонтанного излучения и ширины натуральной линии, изучено влияние импульса отдачи фотона на когерентность, определена угловая корреляция между последовательными фотонами и сделан анализ полученных результатов. Практическая значимость работы заключается в дальнейшем использовании полученных результатов для поиска применения сверхизлучения в технике.

•Jan 1, 2020•0 citations

О внутридопплеровской спектроскопии оптически возбужденных атомов в тонкой газовой ячейке

А.Ч. Измайлов

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.

Журнал технической физики•Jan 1, 2018•0 citations
Цель работы – исследование новых физических эффектов, возникающих при взаимодействии двухчастотного лазерного излучения с квантовыми системами (атомами) при различных условиях взаимодействия со стенками ячейки. Объект исследования – щелочные атомы, находящиеся в ячейках конечного размера с антирелаксационным стеночным покрытием. В настоящей работе показано, что тепловое движение атомов в ограниченном объеме существенно влияет на динамику населенностей в Λ-схеме при двухфотонном резонансе. Система асимметрична относительно перестановки частот Раби каналов возбуждения: населенность возбужденного состояния зависит от их соотношения. Обнаружена инверсия населенности между основными состояниями сверхтонкой структуры при одинаковых интенсивностях возбуждающих полей. Определены области значений частот Раби, скоростей атомов, двухфотонных отстроек и ширины лазерного спектра, где эффекты (асимметрия, инверсия) максимальны. Учет выявленных эффектов при учете движения атомов обязателен для точности приложений КПН (атомные часы, сенсоры) в микроячейках с антирелаксационным покрытием. Применено программное обеспечение: Wolfram Mathematica.
Приведены вывод и численное решение системы уравнений диффузии для компонент матрицы плотности Λ-атома, взаимодействующего с бихроматическим лазерным излучением при наличии буферного газа. В ходе вывода проведено расцепление цепочки Боголюбова и определен вид интеграла столкновений, в котором учитывались частые упругие столкновения и более медленные спин-обменные взаимодействия. Определены поправки первого и второго порядков малости к одночастичной матрице плотности, приводящие к отклонению распределения активных атомов по импульсам от равновесного (максвелловского). Проведено усреднение квантовых кинетических уравнений по импульсам активного атома и выполнен переход к представлению вращающейся волны. В выражениях для потоков компонент матрицы плотности присутствуют слагаемые, обусловленные пространственной неоднородностью системы, и слагаемые, возникающие из-за эффекта светоиндуцированного дрейфа. Исходя из численного решения системы для случаев одномерного и двумерного движения атомов установлено, что граничные эффекты оказывают существенное влияние на характеристики резонанса когерентного пленения населенностей и их роль возрастает при уменьшении размеров газовой ячейки. Определено, что существует область значений радиусов гауссова пучка, при которых параметр качества резонанса когерентного пленения населенностей (отношения амплитуды резонанса к его ширине) перестает зависеть от диаметра луча накачки. Показано, что для ячеек малых размеров существует концентрация буферных атомов, при которой параметр качества резонанса достигает максимального значения.
Получены аналитические решения уравнений Шредингера для когерентного возбуждения атома в схеме двух- и трехступенчатой фотоионизации применительно к задаче лазерного разделения изотопов. Особенностью исследования является введение лазерного возбуждения из дополнительного начального состояния для увеличения доли атомов, вовлекаемых в процесс разделения. Найдены оптимальные с точки зрения выхода фотоионов соотношения интенсивностей излучения на отдельных ступенях схемы фотоионизации. Ключевые слова: лазерная фотоионизация, лазерное разделение изотопов.
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 проведен анализ пространственных характеристик вырожденного четырехволнового преобразователя излучения в схеме с попутными волнами накачки и квазивырожденного четырехволнового преобразователя в схеме со встречными волнами накачки. В качестве оптически нелинейной среды рассмотрена прозрачная двухкомпонентная среда, состоящая из жидкости и растворенных в ней наночастиц. Получены аналитические выражения, описывающие пространственные спектры температурных решеток, спектры объектной волны в прозрачной среде в схеме с попутными волнами накачки при условиях отвода тепла от граней нелинейного слоя, неизменности температуры на гранях. Получена система дифференциальных уравнений третьего порядка, описывающая связь между пространственными спектрами объектной и сигнальной волн при квазивырожденном взаимодействии в схеме со встречными волнами накачки при учете большого коэффициента отражения. Для четырехволнового преобразователя излучения в схеме с попутными волнами накачки показано возникновение провалов в модул
Объектом исследования в данной работе является классическая модель Дикке сверхизлучающего газа. Цель работы – Исследовать сверхизлучение в коллективе идентичных невзаимодействующих атомов в излучающем газе. В результате работы выведены уравнения интенсивность спонтанного излучения и ширины натуральной линии, изучено влияние импульса отдачи фотона на когерентность, определена угловая корреляция между последовательными фотонами и сделан анализ полученных результатов. Практическая значимость работы заключается в дальнейшем использовании полученных результатов для поиска применения сверхизлучения в технике.
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.