2014

Исследование нелинейных резонансов в V- и Λ-схемах с двумя полями, одно из которых является многофотонным состоянием типа «кошки Шредингера», восстанавливаемой с помощью системы обратной связи

Исследовано стационарное состояние квантованной монохроматической электромагнитной моды в резонаторе, возбуждаемой монохроматической когерентной накачкой и помещённой в цепь обратной связи, меняющей фазу моды на π после каждой регистрации фотона, покинувшего резонатор. На таком типе обратной связи основан метод предотвращения разрушения когерентности в состояниях типа "кошки Шредингера". Приведены результаты численного определения P-функции Глаубера при разных значений отстройки частоты моды от частоты накачки. Дано качественное объяснение некоторых особенностей структуры P-функции. В случае, когда собственная частота резонатора и частота внешней когерентной накачки сильно различаются, предложена упрощённая модель, позволяющая с достаточной степенью точности описывать поведение системы.

Реализован новый подход к проблеме описания резонансной флуоресценции мультиатомных ансамблей, локализованных на масштабе, малом в сравнении с длиной волны, Как известно, коллективные явления затрудняют теоретический анализ. Нами применено представление Холстейна–Примакова для операторов энергетического спина атомов. При достаточно малой дисперсии числа возбуждённых атомов в ансамбле, соответствующее кинетическое уравнение сводится к уравнению для эффективной бозонной моды. Новое уравнение оказывается нелинейным. Тем не менее, его стационарное решение удаётся найти. Также рассмотрено движение двух флуоресцирующих ансамблей. Оказалось, что их взаимодействие имеет геометрическую природу.

Рассчитана статистика событий фотоиспусканий в компоненты триплета резонансной флуоресценции двухуровневого атома в классическом световом поле, фаза которого с помощью системы обратной связи меняется на ±2π/3, 0 в зависимости от компоненты триплета, к которой принадлежит очередной зарегистрированный спонтанный фотон. Отличие от случая отсутствия обратной связи, равно как и от случая частотно-неселективной обратной связи оказалось очень значительным – предсказана группировка фотоиспусканий в каждый из боковых компонент триплета, а последовательные фотоиспускания в различные боковые компоненты демонстрируют антигруппировку. Тип статистики можно менять, перестраивая частоту накачивающей волны относительно резонанса.

Исп.: Л.В Ильичев, В.А. Томилин

Публикации:

1. Томилин В.А., Ильичёв Л.В. Квантованная оптическая мода в цепи обратной связи с переключением фазы // Письма в ЖЭТФ, 2014, т. 100, вып. 11-12. С. 858–862.
2. V.A. Tomilin and L.V. Il’ichov Peculiarities of resonance fluorescence statistics for a two-level atom in frequency selective feedback loop // Annalen der Physik, 2014, DOI 10.1002/andp.201400104.
3. Il’ichov L.V., Taychenachev A.V. Resonance fluorescence of localized multiatomic ensembles // Письма в ЖЭТФ, 2014, т. 100, вып. 7. С. 480–483.

Исследование спектральных аномалий в эффекте светоиндуцированного втягивания (выталкивания) частиц в световой пучок (СДВ) для общего случая произвольного соотношения масс поглощающих и буферных частиц.

Рассчитана форма линии для эффекта светоиндуцированного диффузионного втягивания (выталкивания) частиц в световой пучок (СДВ) с учётом зависимости транспортных частот столкновений от скорости. Показано, что спектральная зависимость сигнала СДВ совпадает с формой линии поглощения, а величина эффекта СДВ пропорциональна разности коэффициентов диффузии частиц в возбуждённом и основном состояниях. Выяснено, что для общего случая произвольного соотношения масс поглощающих и буферных частиц спектральные аномалии в эффекте СДВ не возникают.

Исп.: А.И. Пархоменко, А.М. Шалагин

Публикации:

1. Пархоменко А. И., Шалагин А. М. Спектральная форма сигнала в эффекте диффузионного втягивания (выталкивания) частиц в световой пучок // Квантовая электроника, 2015, том 45, номер 2, С. 131–135.

Создание системы возбуждения и регистрации атомов рубидия в ридберговских состояниях

Двухфотонное возбуждения атомов рубидия в ридберговские состояния будет осуществляться излучениями 780 нм + 480 нм. Излучение 780 нм нужного качества и мощности уже имеется в нашей установке для получения бозе-эйнштейновского конденсата атомов рубидия. В 2014 году создана лазерная система для генерации непрерывного излучения 480 нм. Создан полупроводниковый усилитель лазерного излучения на длине волны 960 нм на основе ленточного усилителя фирмы m2k-laser GmbH (Германия). Реализована система задающий генератор – полупроводниковый усилитель с мощность непрерывного излучения на выходе усилителя более 0.5 Вт. Мощное излучение на 960 нм использовано для получения второй гармоники (480 нм) в однопроходном генераторе второй гармоники на основе периодически поляризованного кристалла КТР фирмы AdvR (США). Создана установка для альтернативного способа генерации второй гармоники (большей мощности и лучшего качества) с использованием резонансного удвоителя частоты излучения FD-SF-07, фирмы Tekhnoscan, Новосибирск.

Исп.: П.Л. Чаповский

Публикации:

1. Chapovsky P.L., Wilson-Gordon A.D., Coherent control of enrichment and conversion of molecular spin isomers, Abstract of the Invited talk at the Laser Physics Conference, Bulgaria, Sofia (2014).
2. Медведев С. Б., Лиханова Ю.В., Федорук М. Ф., Чаповский П. Л., Эволюция стационарного состояния в двумерном уравнении Гросса-Питаевского // Письма в ЖЭТФ, 2014, т.100, № 12. С. 935–940.

Выявление роли нелинейных и когерентных явлений в спектроскопии однонаправленных волн. Анализ изотопических оптикомагнитных резонансов, зарегистрированных на изолированных линиях неона

Методом численного моделирования исследованы физические процессы, формирующие резонансы насыщенного поглощения и магнитного сканирования в поле встречных волн произвольной интенсивности при изменении их поляризаций. На примере атомного перехода с моментом уровней J=1 показано, что наблюдаемые на опыте аномалии спектров насыщенного поглощения определяются степенью открытости атомного перехода, в случае же магнитного сканирования они обусловлены магнитной когерентностью, наводимой полями непосредственно на уровнях нижнего состояния, а не переносом её с возбуждённых состояний, как представлялось ранее. [1]

При регистрации свечения отдельных спектральных линий тлеющего разряда в смеси изотопов ²⁰Ne и ²²Ne в зависимости от напряженности продольного магнитного поля наблюдаются сильно смещенные узкие резонансы. Обнаружено, что контраст резонансов выше для высоко возбужденных переходов, а сами резонансы формируются в зоне продольной пространственной неоднородности магнитного поля. [2]

Исп.: Э.Г. Сапрыкин, В.А. Сорокин, А.М. Шалагин

Публикации:

1. Сапрыкин Э.Г., Черненко А.А., Шалагин А.М. // Поляризационные явления в эффектах прозрачности и адсорбции, индуцированных полем встречных волн // ЖЭТФ, 2014, т. 146, № 2. С. 229–239.
2. Сапрыкин Э.Г., Сорокин В.А., Шалагин А.М. Наблюдение узких изотопических оптико-магнитных резонансов в излучении отдельных спектральных линий неона // Квантовая электроника, 2015, том 45, номер 7. С. 672–679.

Расчёт магнитооптических резонансов в ячейках с антирелаксирующим покрытием для щелочных атомов с неразрешённой сверхтонкой структурой основного состояния

Развит метод для расчёта магнито-оптических резонансов в парах щелочных металлов в оптических ячейках с антирелаксирующим покрытием высокого качества. Разработан метод определения качества покрытия, суть которого состоит в том, чтобы детектировать временное изменение интенсивности флуоресценции при импульсном облучении ячейки резонансным лазерным излучением. Метод был успешно апробирован экспериментально в вакуумных ячейках с парафиновым покрытием, содержащих пары рубидия.

Публикации:

1. Насыров К.А. Метод расчёта резонансов в ячейках с антирелаксирующим покрытием высокого качества // Автометрия. 2015. Т. 51, No 2. С. 71–76.
2. Насыров К.А. Метод определения качества антирелаксирующего покрытия в оптических ячейках // Автометрия. 2016. Т. 52, No 1. С. 85–91.
3. Nasyrov K. Simulation of light interaction with alkali atoms in coated optical cells// Book of abstract 18^th international school of quantum electronics “Laser physics and applications”, 29 September – 03 October 2014, Sozopol, Bulgaria, p.24.

Программа III.9 фундаментальных исследований ОФН РАН «Фундаментальная оптическая спектроскопия и ее приложения». Проект III.9.1 Исследование спектроскопических эффектов при взаимодействии излучения со структурированными средами и с газом высокого давления в резонансных условиях

Решение уравнений генерации излучения в лазере на парах щелочных металлов с поперечной диодной накачкой

Теоретически исследована работа лазера на парах щелочных металлов с поперечной диодной накачкой. Найдены аналитические решения уравнений, описывающих лазерную генерацию. На их основе выявлены условия наиболее эффективной работы лазера. В частности, выяснено, что если использовать зеркало, возвращающее не поглощенную часть излучения накачки обратно в активную среду, эффективность преобразования накачки в генерацию существенно повышается. Как показали оценки, в оптимальных условиях с одного кубического сантиметра активной среды может сниматься мощность до 1 КВт в непрерывном режиме генерации.

Публикации:

1. Пархоменко А. И., Шалагин А. М. Лазер на парах щелочных металлов с поперечной диодной накачкой // Квантовая электроника, 2015, том 45, номер 9. С. 797–806.

Кроме того:

Количественно исследована точность одномерного приближения для решения задач светоиндуцированной газовой кинетики. На примере эффекта светоиндуцированного дрейфа (СИД) атомов цезия в атмосфере инертных буферных газов показано, что в случае так называемого «нормального» СИД всегда можно использовать одномерные кинетические уравнения вместо трёхмерных без риска потерять какие-либо важные тонкие детали в зависимости скорости дрейфа от частоты излучения. В случае аномального СИД погрешность одномерного приближения незначительна и ею можно пренебречь только в случае лёгких буферных частиц. Выяснено, что погрешность, вносимая при использовании одномерного приближения, для многоуровневых частиц оказывается более существенной, чем для простейших моделей частиц.

Публикации:

1. Пархоменко А.И., Шалагин А.М. О точности одномерного подхода к решению кинетических уравнений с зависящими от скорости частотами столкновений // ЖЭТФ, 2014, т. 146, №5. С. 957–967.