Аналiз передачi механiчного iмпульсу вiд лазерного поля до атомiв при взаємодiї амплiтудно-модульованих лазерних полiв з атомними частками. Дослiдження резонансiв флуоресценцiї у випромiнюваннi гелiй-неонових лазерiв з нелiнiйно-поглинаючим середовищем.
Аннотация к работе
Формування ефективних квантових реперів частоти - надвузьких оптичних резонансів, по яких стабілізується частота випромінювання квантового генератора, стало можливим завдяки розробці методів усунення доплерівського розширення спектральних ліній засобами нелінійної лазерної спектроскопії, лазерного керування рухом атомних часток та їх квантовим станом, зокрема, їх охолодження до субкельвінівських температур, дослідження тонких фізичних ефектів, які зумовлюють розширення та зсуви резонансів. · Методи здійснення резонансного світлового тиску, які були відомі на час, коли були розпочаті роботи, результати яких викладені у дисертації, не забезпечували передачі значного, більше, ніж імпульс фотона, механічного імпульсу від світлового поля до молекул, на відміну від атомів та іонів. При стабілізації частоти гелій-неонового лазера по резонансах насиченого поглинання молекулярного йоду шляхом модуляції частоти лазера в околі компоненти НТС, має місце модуляційний зсув частоти, природа якого досліджувалась протягом тривалого часу, але залишалась дискусійною. Робота виконувалася у лабораторії лазерної спектроскопії відділу фотоактивності Інституту фізики НАН України у рамках відомчих тем НАН України "Фізика когерентних лазерних джерел та квантові ефекти у взаємодії атомів та молекул з лазерним світлом", № держ. реєстрації 0104U000684; "Когерентні та нелінійні ефекти у взаємодії вільних атомів та молекул з лазерними полями та розробка на їх основі методів керування станом квантових систем", № 0101U000355; "Динаміка когерентного лазерного збудження атомів i молекул та фізика високостабільних лазерів", № 0198U016823; "Нелінійні ефекти у взаємодії лазерного випромінювання з атомами та молекулами та фізика вузьких оптичних резонансів", № 0195U016823; проекту Міністерства освіти i науки України "Розробка технології виготовлення пасивних газонаповнених елементів високостабільних лазерних систем, методів i засобів контролю їх якості" №8/87-2001, науковим керівником або співкерівником яких був дисертант, а також відомчих тем "Лазерна спектроскопія на основі вузьких оптичних резонансів та фізика стабілізованих лазерів", № держ. реєстрації 01910008609; "Дослідження резонансних явищ в лазерах та їх застосування у лазерній спектроскопії, оптичних стандартах частоти та гіроскопії", № 01860042914; науково-технічної програми 2М/1380-97 "Розробка нових лазерних систем та керуючих пристроїв квантової електроніки", у виконанні яких дисертант брав участь як виконавець. Метою роботи було вивчення механічних та спектральних ефектів у взаємодії лазерного випромінювання з вільними атомами та молекулами та використання одержаних нових наукових даних для розвитку фундаментальних фізичних основ сучасної квантової метрології довжини, часу та частоти, зокрема, шляхом розробки нових способів керування рухом атомів та молекул силами світлового тиску, визначення природи актуальних зсувів частоти нелінійних оптичних резонансів у випромінюванні гелій-неонових лазерів, стабілізованих по компонентах НТС молекулярного йоду, формування ефективних квантових реперів для лазерних стандартів довжини, часу i частоти.Реалізація такого підходу була вперше запропонована у [8]: якщо атом взаємодіятиме з двома зустрічними імпульсними пучками, кожний з яких є цугом ?-імпульсів, так, що атом буде переходити у збуджений стан під дією ?-імпульса з одного пучка, а повертатись у основний стан під дією такого ж імпульса з іншого пучка, то після кожного такого циклу атом одержить імпульс 2ћк. У Розділі 2 поданий огляд основних понять теорії резонансного світлового тиску на атоми, детально розглянуті роботи, у яких пропонувалися схеми спостереження вимушеного світлового тиску і наведені оригінальні результати теоретичних досліджень вимушеного світлового тиску на атоми у полі зустрічних амплітудно-модульованих світлових полів з різними законами модуляції. Показано, що близькі до ідеального випадку - імпульсів результати можуть бути отримані вже у найпростішому для аналізу випадку зустрічних амплітудно-модульованих хвиль - суперпозиції двох стоячих хвиль з частотами та : З урахуванням виду поля рівняння для елементів матриці густини можна записати у наближенні обертової хвилі як де , - частота лазерного випромінювання, - швидкість руху атома. В загальному випадку руху атома із швидкістю та відстройкою від резонансу на атом діятиме сила, яка квадратична по частоті Рабі (тобто пропорційна інтенсивності поля) i яка виникає вже в першому порядку розкладення матриці густини: Перші два члени у дужках описують взаємодію атома із стоячою хвилею частоти , останні два - з хвилею з частотою .Нові ефекти виникають при врахуванні ефектів третього порядку малості, коли сила обумовлена одночасною взаємодією з обома стоячими хвилями і залежить не лише від амплітуд полів цих хвиль, а і від фазового зсуву між цими хвилями. Більш загальною є ситуація, розглянута у [4*, 5*], коли атом взаємодіє із зустрічними змінним