Связь долго затухающей флюоресценции с возникновением долгоживущего поляризованного состояния атомов рубидия

В ячейках с парами рубидия изучены особенности возбуждения долго затухающей флюоресценции при различных геометрических конфигурациях пучков бихроматического лазерного излучения. Проведенные эксперименты показывают, что для возникновения долго затухающей флюоресценции обязательно прямое взаимодействие атомов как с пучком накачки, так и с зондирующим пучком, находящимися в резонансе с трехуровневой Λ схемой, образованной переходами с 5²P_1/2 на подуровни основного состояния 5²S_1/2 F=3 и 5²S_1/2 F=2. Показано, что для возникновения данной особенности флюоресценции не обязательно пространственное совмещение пучка накачки и пробного пучка, что подтверждает представление о связи долго затухающей флюоресценции с возникновением долгоживущего поляризованного состояния атомов рубидия, не разрушающегося при многократных (около 40 раз) столкновениях со стенками кюветы, покрытыми церезином. Основные наблюдаемые эффекты в различных геометрических конфигурациях представлены на рис. 1-3 [1, 2].

Рис. 1. Флюоресценция паров Rb при коллинеарном встречном распространении зондирующего излучения и излучения накачки: а) схема измерений; б) сигналы флуоресценции при развертке во времени частоты зондирующего излучения: график 1 зарегистрирован в капилляре (зона 1), график 2 соответствует центру шара (зона 2)

Было обнаружено, что в любом месте тонкой трубки отсутствует медленная флуоресценция. Этот факт позволяет определить число столкновений со стенками ячейки, при которых поляризованное состояние рубидия еще сохраняется. Число столкновений тем самым дает прямую информацию об антирелаксационных свойствах покрытия, нанесенного на стенки кюветы.

Рис. 2. Флюоресценция атомов рубидия при косом распространении зондирующего излучения и излучения накачки: а) схема измерений; б) сигналы флуоресценции: график 1 зарегистрирован в зондирующем пучке (зона 1); график 2 – в пучке накачки (зона 2); график 3 – в зоне 2 в отсутствии излучения накачки; график 4 – сигнал флюоресценции из зоны 3, находящейся вне действия лазерных полей

Рис. 3. Флуоресценция паров рубидия при наличии зондирующего и возбуждающего излучения в одной или в разных кюветах: а) схема измерений; б) сигналы флуоресценции: когда оба распространяются в одной кювете, графики 1 и 3 зарегистрированы в зоне 1 и 3 соответственно (зондирующий пучок проходит через зону 1, возбуждающий – через зону 3); когда зондирующий и возбуждающий пучки распространяются в разных кюветах, график 2 зарегистрирован в зоне 2 (зондирующий пучок в зоне 1, возбуждающий – в зоне 2)

Публикации

1. 1. [Атутов С.Н.], Сорокин В.А. Оптические релаксационные явления в парах рубидия, помещенных в кювету с антирелаксационным покрытием при бихроматическом лазерном облучении // ЖЭТФ. 2021. Т. 160. (принята в печать).
2. 14. [Atutov S.N.], Sorokin V.A. Effects of size and dimension in optic relaxation in Rb vapor // IOP Journal of Physics: Conference Series. 2021. V. 2067. Paper 012004 (4 p). DOI: 10.1088/1742-6596/2067/1/012004.