Введение к работе
Актуальность теми. Исследования спектральных характеристик взаимодействия излучения с газовыми средами занимает одно из центральных мест в спектроскопии и квантовой оптике, а также их приложениях связанных с физикой газовых лазеров, лазерными стандартами частоты, физикой газовых разрядов, диагностики плазмы, астрофизическими исследованиями и прецизионными измерениями и т.д. В задачах, связанных с использованием лазерного излучения, становится важным исследование широкого круга явлений, связанным с распространением лазерной волны в резонансных средах.
Актуальным является исследование спектров поглощения и испускания атома во внешнем электромагнитном поле для внутрирвзонатор-ной спектроскопии и электродинамических проблем современной оптики, а также вопросах связанных с резонансным световым давлоігаом и ускорением нейтральных.частиц.
В проблеме регистрации гравитационного излучения одним из вариантов гравитационной антенны является лазерный детектор, в котором используется воздействие гравитационных волн на спектры нелинейного поглощения. Дальнейшее повышение чувствительности приборов с целью регистрации гравитационных волн связывают с получением сжатых состояний. Нелинейные эффекты, возникающие при взаимодействии излучения с резонансными средами, являются Перспективным механизмом для получения сжатых состояний электромагнитного поля, и именно в такой ситуации впервые была достигнута их экспериментальная реализация.
Цель работ заключалась в разработке самосогласованного описания распространения лазерного излучения в резонансных средах и анализ на их основе, конкретных ситуаций: |
- резонансного параметрического взаимодействия,
распространение резонансного лазерного пучка в парах щелочных металлов,
резонансного четырехволнового взаимодействия.
Кроме' того, работа ставила своей целью исследование некоторых спектроскопических проблем резонансного взаимодействия, связанных с параметрическим воздействием на атомную подсистему постоянными электрическими и магнитными полей, а также вопросов связашшх с поляризационными эффектами и методом пробного поля.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Получена замкнутая система уравнений для описания распространения резонансного излучения в присутствии лазерного поля. Учитывается влияние четырехволнового взаимодействия и теплового движения атомов.
-
Показано, что самофокусировочная неустойчивость Джаванна--Келли является частным случаем общей поперечной невырожденной неустойчивости интенсивной лазерной волны, имеющей место при любом знаке отстройки от резонанса.
-
Результаты исследования спектрально-угловой неустойчивости интенсивной лазерной волны в парах щелочных металлов.
-
Результаты исследования параметрического воздействия постоянными электрическими или магнитными полями на процессы резонансного четырехволнового взаимодействия (ЧВВ). Обобщение скалярной квантовой теории ЧВВ на случай взаимодействия фотонов различной поляризации. Применение ее для описания Ханле-эффекта.
Научная новизна. В описании переноса резонансного излучения в присутствии лазерного поля получена замкнутая система уравнений, которая справедлива для широкого диапазона интенсивности лазера, в
том числе и превосходящей интенсивность насыщения атомной системы. Существенным фактором в данной задаче являются процессы резонансного четырехволнового взаимодействия, которые сильно изменяют структуру поля рассеяного излучения. Показано, что интенсивная лазерная волна при распристранении в резонансной среде испытывает спектрально-угловую неустойчивость, имеющую место при любом знаке отстройки от резонанса. При исследовании этой неустойчивости в парах щелочных металлов теоретически предсказано ряд особенностей в параметрах рассеяного излучения в зависимости от плотности атомов, а также отстройки лазерного излучения от резонанса. В результате исследования влияния, которое могут оказывать постоянные электрические или магнитные поля, связывающие возбужденные состояния рабочих переходов, на процессы четырехволнового взаимодействия и рассеяния интенсивной лазерной волны получены выражения для спектров испускания и поглощения атомов, а также четырехволнопой сплгзи мод. Впервые было получено выражение для спектра сигнала Ханло для монохроматической волны произвольной интенсивности.
Практическая ценность. Полученные результаты могут быть использованы в лазерной технологии, лазерной локации и связи. Су-цественнное значение они могут иметь в создании прецизионных приборов, повышении их точности.
Апробация работ. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ. Основные результаты докладывались на Международных конференциях АЪТ'92 (Москва, 1992) и "Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул" (Томск, 1992), семинарах ФИАЭ им. И.В. Курчатова и МФТИ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из Введения, четырех Глав и Заключения. Каждая глава начинается кратким
