Одноатомный мазер

Между обычным лазером и данным одноатомным мазером есть фундаментальное различие высокий ( -фактор резонатора означает, что свет не может из него вырваться. Поэтому неклассическое излучение одноатомного мазера не может быть оторвано от резонатора. Любой метод, позволяющий извлечь поле, испортит ( -фактор и, следо- [c.34]

Приведённые выше примеры имеют дело с чистыми состояниями. Далее мы обращаемся к системам, для описания которых необходима матрица плотности. Мы выводим уравнение для матрицы плотности для случаев затухания или усиления поля в полости. Это немедленно приводит к матрице плотности одноатомного мазера. Спонтанное излучение атома тоже может быть получено с помощью подхода, основанного на матрице плотности. Другая система, для которой необходим такой подход, происходит из области атомной оптики. Мы рассматриваем движение атома через квантованную стоячую волну. И вновь фазовое пространство обеспечивает более глубокое понимание процессов отклонения и фокусировки атомных пучков в электромагнитных полях. [c.49]

Действительно, дифференцируя по времени, можно легко доказать этот результат. В разделе 18.3.3 мы воспользуемся этим выражением, чтобы вывести уравнение для матрицы плотности одноатомного мазера. [c.84]

Фазовое пространство является также очень подходящей сценой для рассмотрения связи между классической и квантовой механикой. Согласно впервые сформулированной М. Борном статистической интерпретации, мы не можем сравнивать предсказания квантовой механики с соответствующими классическими предсказаниями для отдельно взятой частицы. С помощью современной квантовой оптики, в частности, устройств типа ловушки Пауля или одноатомного мазера, мы теперь можем осуществлять эксперименты с отдельными квантовыми частицами. Одно измерение позволяет установить только одно значение измеряемой величины. Квантовая механика — статистическая теория, и поэтому она не способна предсказать результат такого однократного измерения. Исключением является, конечно, результат, вероятность которого строго равна нулю. Такое событие никогда не может осуществиться. Если мы повторяем измерения много раз, то получается гистограмма, находящаяся в согласии с предсказанием квантовой механики. [c.90]

Заканчивая этот раздел, подчеркнём, что такие характеристики как инверсия были измерены экспериментально. В частности, эффект коллапса и первого возобновления наблюдался для одноатомного мазера. [c.497]

Одноатомный мазер. Первый эксперимент по проверке этого соотношения и, в частности, по наблюдению эффекта коллапса и возобновлений был выполнен с помош,ью одноатомного мазера. Мы детально рассмотрим этот удивительный мазер в разделе 18.4. Здесь же сосредоточимся только на особенностях коллапса и возобновлений, показанных на рис. 16.5. [c.498]

Резонаторные эксперименты с инжектированными микроволновыми полями. В ситуации с мазером, однако, динамика гораздо сложнее, чем в модели Джейнса-Каммингса-Пауля. Последняя описывает взаимодействие каждого атома с полем, которое приготовлено идентичным образом. В частности, когда мы меняем время взаимодействия, атом по-прежнему взаимодействует с тем же самым начальным полем. Кроме того, статистика фотонов поля до взаимодействия с атомом не зависит от времени взаимодействия. Напротив, в одноатомном мазере атомы используются как для приготовления поля, так и для считывания динамики. Поэтому изменение времени взаимодействия приводит к изменению стационарного поля. [c.499]

Приложение этого метода к одноатомному мазеру [c.521]

Подобие и различия между эффектами коллапса и возобновлений для модели Джейнса-Каммингса-Пауля и одноатомного мазера [c.522]

Приготовление состояний в одноатомном мазере и, в частности, генерация фоковских состояний [c.523]

Недавний эксперимент по приготовлению двухфотонного фоковского состояния с помощью одноатомного мазера [c.523]

Это уравнение является важным компонентом квантовой теории одноатомного мазера, которая обсуждается в следующем разделе. [c.578]

В стандартной схеме одноатомного мазера атомы входят в резонатор, будучи в возбуждённом состоянии. Это означает, что раа = 1 [c.580]

С этой целью рассмотрим уравнение для диагональных элементов матрицы плотности одноатомного мазера, то есть уравнение (18.29) при к = О, которое имеет вид [c.581]

Фазовая диффузия. До сих пор мы обсуждали те свойства одноатомного мазера, которые связаны с диагональными элементами матрицы плотности. Теперь обратимся к недиагональным элементам и рассмотрим временную эволюцию первых недиагональных матричных элементов. Эти матричные элементы определяют фазовую диффузию в одноатомном мазере. [c.587]

Первый эксперимент по одноатомному мазеру [c.606]

Теория одноатомного мазера [c.606]

Измерение статистики фотонов в одноатомном мазере и наблюдение бистабильности фотонной статистики [c.607]

Одноатомный мазер. Эти мазеры удивительны, так как они работают в режиме генерации даже в том случае, когда среднее число атомов в резонаторе меньше единицы. Принципиальная схема экспе-эиментального устройства одноатомного мазера в Гархинге, показаная на рис. 1.13, достаточно проста разреженный пучок ридберговских атомов, приготовленных с помощью лазера, проходит через высокодобротный микроволновой резонатор. Когда частота поля находится в резонансе с атомным переходом, атом может вложить своё возбуждение в полевую моду. Следующий атом взаимодействует уже с этим модифицированным полем и может также передать своё возбуждение. Если время затухания поля в полости велико по сравнению с временем пролёта атомов и характерным временем внутренней динамики, поле в полости может возрастать. [c.33]

На рис.1.14 показана резонансная линию первого одноатомного мазера. Здесь измеряется число возбуждённых атомов как функция отстройки частоты резонатора. Если атом находится в резонансе с полем в резонаторе, то число таких атомов в возбуждённом состоянии драматически снижается, так как в этом случае все атомы вкладывают своё возбуждение в поле и усиливают его. [c.33]

Подчеркнём, что такой простой резонатор не является полностью нереальным. Хотя, например, резонатор одноатомного мазера представляет собой замкнутую цилиндрическую полость. Однако, чтобы проиллюстрировать наиболее существенные моменты, сохранив математическую простоту, мы здесь рассматриваем прямоугольный ящик. По поводу решений уравнений Гельмгольца для резонаторов более сложных конфигураций, таких, например, как открытые резонаторы с конфокальными зеркалами, которые широко используются в экспе-эиментах по КЭД резонаторов, рассматриваемых в гл. 1, мы отсылаем к литературе. [c.297]

В заключение нашего обсуждения состояния шрёдингеровской кошки скажем, что осцилляции а очень напоминают поведение соответствующей величины для статистики фотонов в одноатомном мазере, которые показаны на оис. 18.4. [c.355]

Такая техника широко применялась для ридберговских атомов, так как эти высоковозбуждённые атомы в состояниях с главным квантовым числом п = 60 чрезвычайно чувствительны к электрическим полям и могут быть легко ионизованы. В частности, применительно к одноатомному мазеру, который обсуждается в разделе 18.4, ионизационным методом измерялись населённости различных атомных состояний. [c.491]

Рис. 16.6. Коллапс вероятности заселения возбуждённого состояния в одноатомном мазере. Вероятность атому остаться в возбуждённом состоянии (63рзу2 состояние атома Rb) как функция времени взаимодействия, которое определяется здесь временем пролёта через резонатор, выходит на стационарное значение. Видна также последняя осцилляция Раби в конце коллапса, приводящего к стационарному состоянию. Поток атомов N равен N = 2000 с а температура равновесного чёрного излучения есть Т = 2,ЬК. Взято из статьи

Рис. 16.7. Эффект возобновления населённости возбуждённого состояния в одноатомном мазере. После коллапса и периода спокойствия вероятность атому оказаться в возбуждённом состоянии возобновляется и вновь осциллирует. В отличие от рис. 16.6, поток атомов увеличен до значения N = 3000 с 1 Взято из статьи G. Rempe et а/., Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. P. 353

Подчеркнём, что именно такой эксперимент был выполнен в Гархинге с ПОМОШ,ЬЮ высокодобротного МИКРОВОЛНОВОГО резонатора одноатомного мазера. Стартовав с вакуумного состояния, экспериментаторы приготовили последовательно однофотонное и двухфотонное состояния. Они прозондировали это состояние с помо-ш,ью дополнительного атома и зарегистрировали осцилляции Раби, которые испытывает атом в таком поле, как показано на рис. 16.13. [c.507]

Основой одноатомного мазера является высокодобротный резонатор. Пучок возбуждённых атомов очень малой интесивности пересекает полость и резонансным образом взаимодействует с одной модой поля излучения. Атом может передать резонатору своё возбуждение и, тем самым, усилить поле. Атомы служат и для другой цели они зондируют поле. Детектор, расположенный за резонатором, регистрирует населённости атомных уровней. Когда резонатор настроен на частоту перехода, число атомов в возбуждённом состоянии падает, указывая на то, что начался мазерный режим. На рис. 1.14 показано первое экспериментальное наблюдение мазерного резонанса. [c.579]

Рис. 18.3. Нормированное среднее число фотонов в стационарном состоянии одноатомного мазера как функция безразмерного времени взаимодействия 1 . Локазаны три кривые для различных значений параметра накачки г/7 = 20 (короткая штриховая линия), г/7 = 200 (длинная штриховая линия), и г/7 =

Как известно, для когерентного состояния с пуассоновским распределением числа фотонов относительная дисперсия а равна единице. Уравнение (18.37) предсказывает возрастание а до значений, превышающих единицу, когда параметр взаимодействия приближается к единице. В этой ситуации одноатомный мазер проходит через порог генерации, и поэтому статистика фотонов является надпуассоновской. Численные результаты для а, показанные на рис. 18.4, действительно, подтверждают предсказание, полученное при малых временах взаимодействия. [c.585]

Величина В имеет размерность частоты и может быть связана с ши-эиной линии одноатомного мазера в отсутствие диффузии фаза поля не менялась бы, так как мы работаем в представлении взаимодействия. В шрёдингеровской картине с учётом фазовой диффузии имеем [c.590]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...