Rövid, frekvenciamodulált lézerimpulzus sorozat kölcsönhatása többnívós rendszerekkel = Interaction of a sequence of short frequency-chirped laser pulses with multilevel atoms

摘要

Frekvenciamodulált ("csörpölt") rövid lézerimpulzusok és soknívós atomok kölcsönhatását analizáltuk, a 85Rb atom 5S1/2 - 5P3/2 hiperfinom nívói közötti átmeneteit használva elméleti modelként. Fő célkitűzésünk olyan új, hatékony módszerek kifejlesztése, mellyekkel mechanikai impulzust koherensen lehet átadni lézerrel hűtött és magneto-optikai csapdába zárt rubídium atomoknak lézerimpulzusokkal. Rubídium atomnyalábot jó hatásfokkal tudtunk kísérletileg eltéríteni, koherensen gyorsítani és kettéosztani az atomi sokaság számottevő melegedése nélkül, és tanulmányoztuk a lézertérből származó mechanikai momentum atomok számára történő optimális átadásának feltételeit. Az atomi nívók populációjának koherens szabályozására és a rubídium atomok kölcsönhatásban résztvevő nívói közötti koherencia létrehozására új módszert dolgoztunk ki egyetlen frekvenciamodulált lézerimpulzussal, és javasoltunk egy új mechanizmust elektromágnesesen önindukált átlátszóság megvalósítására. Egymással szembehaladó, a kölcsönhatáskor egymást részben átfedő, csörpölt impulzuspárok mechanikai impulzusának atomi sokaságnak történő átadására új mechanizmust dolgoztunk ki elméletileg, és kísérletileg megerősítettük, hogy az impulzusátadás hatásfoka drasztikusan megnövelhető ilyen impulzuspárokkal. | We investigated interaction of frequency modulated (chirped) short laser pulses with multilevel atoms using the hyperfine levels of the 5S1/2-5P3/2 transition in the 85Rb atom as a model for the theoretical analysis. The main goal was to develop new effective schemes for coherent transfer of mechanical momentum from pulsed laser radiation to the Rb atoms previously cooled and trapped in the magneto-optical trap. An effective manipulation of the Rb beam, including deflection, splitting and coherent acceleration of the atomic ensemble without considerable heating of it was experimentally realized and investigated to optimize the efficiency of the mechanical momentum transfer from the laser field to the atoms. Novel schemes of coherent control of the population transfer and generation of coherences between the working levels of the Rb atoms by a single frequency chirped laser pulse were developed and a novel mechanism of the electromagnetically self-induced transparency was proposed. A new mechanism of the mechanical momentum transfer to atomic ensemble from counter-propagating partially overlapping frequency-chirped laser pulses was theoretically predicted and experimentally confirmed that drastically increases the efficiency of the momentum transfer.