Elektromagnētiskā starojuma grupas ātruma izmaiņas modelēšana atomāro tvaiku vidē

Abstract

Gaismas grupas ātruma samazināšanās parasti tiek aprakstīta izmantojot elektromagnētiski inducēto caurspīdību, ko ir vienkārši pamatot trīslīmeņu sistēmai, izmantojot divus lāzera laukus -- spēcīgu pumpējošo starojumu, kas veido koherenti saistītos stāvokļus, un vāju zondējošo starojumu, pret kuru atoms ir padarīts neabsorbējošs. Līdzīgs efekts tiek panākts, apskatot atomus ārējā magnētiskā laukā un novērojot magneto-optiskās rezonanses. Šajā gadījumā tiek veikti aprēķini lineārajai dielektriskajai uzņēmībai atkarībā no magnētiskā lauka intensitātes. Maģistra darbā tiek izmantoti Bloha optiskie vienādojumi supersīkstruktūras pārejām, kurus atrisinot, tiek iegūti kvantu blīvuma matricas elementi. Rezonanses tuvumā tiek pētīta vides lineārās dielektriskās uzņēmības izmaiņas, kas raksturo vides dispersiju. Lielas pozitīvas dispersijas gadījumā tiek iegūts mazs gaismas grupas ātrums. Darbā tiek pētītas grupas ātruma izmaiņas atkarībā no pumpējošā lāzera Rabi frekvences un pamatstāvokļa relaksācijas ātruma.

The reduction of group velocity is a process related to electromagnetically induced transparency (EIT), when considering propogation effects of pulses. In atomic vapor this process is described using dispersion profiles for simplified atomic system. To achieve transparency, two laser fields are applied -- strong pumping field makes a coherent coupling between two of the states, that makes the atom transparent for the weak probe field. Similar effect can be achieved, applying external magnetic field and observing magneto-optical resonances. In this case linear dielectric susceptibility is calculated as a function of magnetic field. In this research theoretical model for group velocity reduction in atomic vapor, based on optical Bloch equations, is developed. The change of linear susceptibility close to the resonance coresponds to the dispersion of the medium. Large positive dispersion leads to low group velocity. The minimal group velocity dependance on the Rabi frequency of pumping field and of ground relaxation rate is calculated as a part of Master thesis.