УДК: 535

Расчет нелинейного взаимодействия лазерного излучения с атомарными парами щелочных металлов в сверхтонкой ячейке

Тодоров Г., Полищук В.А., Крастева А., Саргсян А.Д., Карталева С., Вартанян Т.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Тодоров Г., Полищук В.А., Крастева А., Саргсян А.Д., Карталева С., Вартанян Т.А. Расчет нелинейного взаимодействия лазерного излучения с атомарными парами щелочных металлов в сверхтонкой ячейке // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 11. С. 17–26.

Todorov G., Polishchuk V.A., Krasteva A., Sargsyan A.D., Kartaleva S., Vartanyan T.A. Calculation of the nonlinear interaction between a laser beam and alkali-metal atomic vapor in an ultrathin cell [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2016. V. 83. № 11. P. 17–26.

Ссылка на англоязычную версию:

G. Todorov, V. Polishchuk, A. Krasteva, A. D. Sargsyan, S. Cartaleva, and T. A. Vartanyan, "Calculation of the nonlinear interaction between a laser beam and alkali-metal atomic vapor in an ultrathin cell," Journal of Optical Technology. 83(11), 659-666 (2016). https://doi.org/10.1364/JOT.83.000659

Аннотация:

Рассчитаны спектры флуоресценции и нелинейного поглощения атомарных паров щелочных металлов в сверхтонкой ячейке. В рамках теории возмущений по интенсивности линейно поляризованного лазерного излучения получены аналитические выражения для нелинейной поляризации атомов при произвольных значениях полных моментов резонансных уровней. Результаты расчета согласуются с экспериментальными данными, полученными в сверхтонкой ячейке, наполненной парами 133Cs.

Ключевые слова:

разреженные атомарные пары щелочных металлов, сверхтонкая ячейка, нелинейная поляризация атомов, коэффициенты поглощения и флуоресценции

Благодарность:

А. Крастева благодарит Болгарскую академию наук за поддержку проекта DFNP-188/14.05.2016 в рамках научной программы “Содействие молодым ученым”. Т.А. Вартянян является исполнителем государственной работы “Организация научных исследований 2014/190” Минобрнауки РФ. Г. Тодоров благодарит доктора Д. Славова за помощь в численных расчетах.

Коды OCIS: 020.2690, 190.4350, 300.6210

Список источников:

1. Sarkisyan D., Bloch D., Papoyan A., Ducloy M. Sub-Doppler spectroscopy by sub-micron thin Cs vapor layer // Opt. Comm. 2001. V. 200. P. 201–208.
2. Izmailov A. On the possibility of detecting the sub-Doppler structure of spectral lines of gas particles by a single travelling monochromatic wave // Laser Phys. 1992. V. 2. P. 762–763.
3. Izmailov A. Manifestations of sub-Doppler structure of spectral-lines of gas particles in the emission of traveling monochromatic wave of pumping // Opt. Spectrosc. 1993. V. 74. P. 25–29.
4. Briaudeau S., Bloch D., Ducloy M. Detection of slow atoms in laser spectroscopy of a thin vapor film // Europhys. Lett. 1996. V. 35. P. 337–342.
5. Vartanyan T.A., Lin D.L. Enhanced selective reflection from a thin layer of a dilute gaseous medium // Phys. Rev. A. 1995. V. 51. P. 1959–1964.
6. Dutier G., Yarovitski A., Saltiel S., Papoyan A., Sarkisyan D., Bloch D., Ducloy M. Collapse and revival of a Dicke-type coherent narrowing in a sub-micron thick vapor cell transmission spectroscopy // Europhys. Lett. 2003. V. 63. P. 35–41.
7. Andreeva C., Cartaleva S., Petrov L., Saltiel S.M., Sarkisyan D., Varzhapetyan T., Bloch D., Ducloy M. Saturation effects in the sub-Doppler spectroscopy of cesium vapor confined in an extremely thin cell // Phys. Rev. A. 2007. V. 76. P. 013837.
8. Cartaleva S., Saltiel S., Sargsyan A., Sarkisyan D., Slavov D., Todorov P., Vaseva K. Sub-Doppler spectroscopy of cesium vapor layers with nanometric and micrometric thickness // JOSA B. 2009. V. 26. P. 1999–2006.
9. Cojan J.L. Contribution a l’etude de la reflection selective sur les vapeurs de mercure de la radiation de resonance du mercure // Ann. Phys. (Paris). 1954. V. 9. P. 385–440.
10. Romer R.H., Dicke R.H. New technique for high-resolution microwave spectroscopy // Phys. Rev. 1955. V. 99. P. 532–536.
11. Вартанян Т.А. Резонансное отражение света от разреженной газовой среды // ЖЭТФ. 1985. Т. 88. С. 1147–1152.
12. Dutier G., Saltiel S., Bloch D., Ducloy M. Revisiting optical spectroscopy in a thin vapor cell: mixing of reflection and transmission as a Fabry–Perot microcavity effect // JOSA. B. 2003. V. 20. P. 793–800.
13. Maurin I., Todorov P., Hamdi I., Yarovitski A., Dutier G., Saltiel S., Gorza M.P., Fichet M., Bloch D., Ducloy M. Mesure à faible distance de l’interaction atome-surface de type van der Waals dans une cellule nanométrique de vapeur de Césium // J. Phys. IV. 2006. V. 135. P. 235–236.
14. Dey S., Ray B., Ghosh P.N., Cartaleva S., Slavov D. Investigation of high-contrast velocity selective optical pumping resonance at the cycling transition of Cs using fluorescence technique // Opt. Commun. 2015. V. 356. P. 378–388.

15. Vartanyan T.A., Lin D.L. Nonlinear diffraction due to the transient polarization in a thin film of atomic gases // Eur. Phys. J. D. 1998. V. 1. P. 217–221.
16. Decomps B., Dumont M., Ducloy M. Linear and nonlinear phenomena in laser optical pumping / Laser Spectroscopy of Atoms and Molecules, Topics in Appl. Phys. / 1976. V. 2. ISBN 978-3-540-07324-6. Springer-Verlag. P. 283–347.
17. Дъяконов М.И., Перель В.И. К теории газового лазера в магнитном поле // Опт. спектр. 1966. Т. 20. С. 472–480.
18. Ducloy M., Dumont M. Étude du transfert d’excitation par émission spontanée. I. – Analyse théorique // Le journal de Physique. 1970. V. 31. P. 419–427.
19. Александров Е.Б., Хвостенко Г.И., Чайка М.И. Интерференция атомных состояния. М.: Наука, 1991. 256 с.
20. Steck D.A. “Cesium D Line Data” available on line at http://steck.us/alkalidata (revision 2.0.1, 2 May 2008).
21. Войтович А.П. Магнитооптика газовых лазеров. M.: Наука, 1984. 27 c.
22. Lamb W.E. Theory of an optical maser // Phys. Rev. 1964. V. 134. P. A1429–A1450.
23. Sarkisyan D., Varzhapetyan T., Sarkisyan A., Malakyan Yu., Papoyan A., Lezama A., Bloch D., Ducloy M. Spectroscopy in an extremely thin vapor cell: Comparing the cell-length dependence in fluorescence and in absorption techniques // Phys. Rev. A. 2004. V. 69. P. 065802.
24. Никогосян Г.Н., Саркисян Д.Г., Малакян Ю.П. Поглощение резонансного излучения и флуоресценции слоя атомарного газа с толщиной порядка длины волны // Оптический журнал. 2004. Т. 71. С. 45–51.