Вивчення населеності атомів, електромагнітноіндукованої прозорості і дисперсійних сигналів у системі λ-типу з різними ефектами декогерентності
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe64.3.197Ключові слова:
electromagnetically induced transparency, dispersion, decoherence, density matrix, lambda-type systemАнотація
Теоретично дослiдженi населеностi атомiв, електромагнiтноiндукована прозорiсть (ЕIП) i дисперсiя в трирiвневiй системi Λ-типу. Побудовано рiвняння для матрицi щiльностi з урахуванням релаксацiї в основному станi i вирiшенi рiвняння Блоха в наближеннi слабкого тестуючого поля. Для основного i збудженого станiв вивчено вплив декогерентностi на форму лiнiї при ЕIП i на дисперсiйнi сигнали. Знайдено, що ширина лiнiї при ЕIП збiльшується i висота пiка зменшується при зростаннi швидкостi декогерентностi. З iншого боку, при малих швидкостях декогерентностi дисперсiйнi сигнали крутiше i бiльше контрастнi в основному i збудженому станах. Проаналiзовано змiну населеностi рiвнiв енергiї атомiв при накачуваннi з частотою Рабi та швидкiсть декогерентностi в основному станi.
Посилання
M.O. Scully, M.S. Zubairy. Quantum Optics (Cambridge Univ. Press, 1999).
S.E. Harris. Electromagnetically induced transparency. Phys. Today 50 (7), 36 (1997). https://doi.org/10.1063/1.881806
J.P. Marangos. Topical review electromagnetically induced transparency. J. Mod. Opt. 45, 471 (1998). https://doi.org/10.1080/09500349808231909
M. Fleischhauer, A. Imamoglu, J.P. Marangos. Electromagnetically induced transparency: Optics in coherent media. Rev. Mod. Phys. 77, 633 (2005). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.77.633
A.M. Akulshin, S. Barreiro, A. Lezama. Electromagnetically induced absorption and transparency due to resonant two-field excitation of quasidegenerate levels in Rb vapor. Phys. Rev. A 57, 2996 (1998). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.57.2996
A. Lipsich, S. Barreiro, A.M. Akulshin, A. Lezama. Absorption spectra of driven degenerate two-level atomic systems. Phys. Rev. A 61, 053803 (2000). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.61.053803
A.V. Taichenachev, A.M. Tumaikin, V.I. Yudin. Electromagnetically induced absorption in a four-state system. Phys. Rev. A 61, 011802 (2000). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.61.011802
M. Kwon, K. Kim, H.S. Moon, H.D. Park, J.B. Kim. Electromagnetically induced absorption spectra depending on intensities and detunings of the coupling field in Cs vapour. J. Phys. B 34, 2951 (2001). https://doi.org/10.1088/0953-4075/34/15/302
J. Kitching, S. Knappe, L. Hollberg. Miniature vapor-cell atomic-frequency references. Appl. Phys. Lett. 81, 553 (2002). https://doi.org/10.1063/1.1494115
A.H. Safavi-Naeini, T.P.M. Alegre, J. Chan, M. Eichenfield, M.Winger, Q. Lin, J.T. Hill, D.E. Chang, O. Painter. Electromagnetically induced transparency and slow light with optomechanics. Nature. 472, 69 (2011). https://doi.org/10.1038/nature09933
P.W. Milonni. Fast Light, Slow Light and Left Handed Light (Taylor and Francis Group, 2005).
M. Fleischhauer, M.D. Lukin. Dark-State polaritons in electromagnetically induced transparency. Phys. Rev. Lett. 84, 5094 (2000). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.84.5094
L.M. Duan, M.D. Lukin, J.I. Cirac, P. Zoller. Long-distance quantum communication with atomic ensembles and linear optics. Nature 414, 413 (2001). https://doi.org/10.1038/35106500
H. Lee, M. Fleischhauer, M.O. Scully. Sensitive detection of magnetic fields including their orientation with a magnetometer based on atomic phase coherence. Phys. Rev. A 58, 2587 (1998). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.58.2587
M.M. Hossain, S. Mitra, B. Ray, P.N. Ghosh. High contrast electromagnetically induced transparency in a nitrogen filled Rb vapour cell. Laser Phys. 19, 2008 (2009). https://doi.org/10.1134/S1054660X09190104
A. Javan, O. Kocharovskaya, H. Lee, M.O. Scully. Narrowing of electromagnetically induced transparency resonance in a Doppler-broadened medium. Phys. Rev. A 66, 013805 (2002). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.66.013805
H. Lee, Y. Rostovtsev, C.J. Bednar, A. Javan. From laser-induced line narrowing to electromagnetically induced transparency: Closed system analysis. Appl. Phys. B 76, 33 (2003). https://doi.org/10.1007/s00340-002-1030-5
Z. Lian-shui, Y. Li-jun, L. Xiao-li, Z. Zhong-hong, G. Qinglin. Spectral line narrowing effect induced by atomic coherence in a three-level ? system. Optoelectron. Lett. 3, 5 (2007).
S. Mitra, M.M. Hossain, B. Ray, P.N. Ghosh, S. Cartaleva, D. Slavov. On line shape of electromagnetically induced transparency in a multilevel system. Opt. Commun. 283, 1500 (2010). https://doi.org/10.1016/j.optcom.2009.11.088
Z.F. Hu, C.G. Du, Y.Z. Wang. Buffer-gas-induced narrowing of electromagnetically induced transparent spectra for an open system. J. Mod. Opt. 53, 4 (2006). https://doi.org/10.1080/01411590500420873
E.E. Mikhailov, I. Novikova, Y.V. Rostovtsev, G.R. Welch. Buffer-gas-induced absorption resonances in Rb vapor. Phys. Rev. A 70, 033806 (2004). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.70.033806
E.E. Mikhailov, V.A. Sautenkov, Y.V. Rostovtsev, G.R. Welch. Absorption resonance and large negative delay in rubidium vapor with a buffer gas. J. Opt. Soc. Am. B 21, 2 (2004). https://doi.org/10.1364/JOSAB.21.000425
M. Erhard, H. Helm. Buffer-gas effects on dark resonances: Theory and experiment. Phys. Rev. A 63, 043813 (2001). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.63.043813
G. Rui-Min, X. Feng, L. Cheng, Z. Yu, C. Xu-Zong. Dependence of electromagnetically induced transparency on laser linewidth. Chin. Phys. Lett. 20, 9 (2003). https://doi.org/10.1088/0256-307X/20/9/328
E. Figueroa, F. Vewinger, J. Appel, A.I. Lvovsky. Decoherence of electromagnetically induced transparency in atomic vapor. Opt. Lett. 31, 17 (2006). https://doi.org/10.1364/OL.31.002625
J. Wang. Decoherence effects in an electromagnetically induced transparency and slow light experiment. Phys. Rev. A 81, 033841 (2010). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.81.033841
J. Ghosh, R. Ghosh, F. Goldfarb, J.-L. L. Gouet, F. Bretenaker. Analysis of electromagnetically induced transparency and slow light in a hot vapor of atoms undergoing collisions. Phys. Rev. A 80, 023817 (2009). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.80.023817
J. Vanier, A. Godone, F. Levi. Coherent population trapping in cesium: Dark lines and coherent microwave emission. Phys. Rev. A 58, 2345 (1998). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.58.2345
V. Wong, R.W. Boyd, C.R. Stroud, jr., R.S. Bennink, A.M. Marino. Thirteen pump-probe resonances of the sodium D1 line. Phys. Rev. A 68, 012502 (2003). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.68.012502
O. Katz, O. Peleg, O. Firstenberg. Coherent coupling of alkali atoms by random collisions. Phys. Rev. Lett. 115, 113003 (2015). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.113003
H. Gao, M. Rosenbery, J. Wang, H. Batelaan. Experimental studies of light propagation and storage in warm atomic gases. J. Phys. B 38, 1857 (2005). https://doi.org/10.1088/0953-4075/38/12/003
G. Kazakov, B. Matisov, A. Litvinov, I. Mazets. Coherent population trapping in a finite-size buffer-less cell. J. Phys. B 40, 3852 (2007).
Y. Pashayan-Leroy, C. Leroy, A. Sargsyan, A. Papoyan, D. Sarkisyan. Electromagnetically induced transparency: the thickness of the vapor column is of the order of a light wavelength. J. Opt. Soc. Am. B 24, 1829 (2007). https://doi.org/10.1364/JOSAB.24.001829
A. V. Taichenachev, V. I. Yudin, R. Wynands, M. Stahler, J. Kitching, L. Hollberg. Theory of dark resonances for alkali-metal vapors in a buffer-gas cell. Phys. Rev. A 67, 033810 (2003). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.67.033810
A.I. Parkhomenko, A.M. Shalagin. Ground-state pump-probe spectroscopy. J. Exp. Theor. Phys. 105, 1095 (2007). https://doi.org/10.1134/S1063776107120011
Stephen Colby Rand, Lectures on Light: Nonlinear and Quantum Optics using the Density Matrix (Oxford Univ. Press, 2010).
L. Hau, S.E. Harris, Z. Dutton, C.H. Behroozi. Light speed reduction to 17 metres per second in an ultracold atomic gas. Nature. 397, 594 (1999). https://doi.org/10.1038/17561
S.E. Harris, J.E. Field, A. Imamoglu. Nonlinear optical processes using electromagnetically induced transparency. Phys. Rev. Lett. 64, 1107 (1990). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.64.1107
S.E. Harris, J.E. Field, A. Kasapi. Dispersive properties of electromagnetically induced transparency. Phys. Rev. A 46, 29 (1992). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.46.R29
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
