Στην παρούσα εργασία μελετούμε την διέγερση ενός ατομικού συστήματος καλίου (Κ) από 2 παλμούς λέιζερ, έναν άντλησης και έναν σύζευξης, οι οποίοι έχουν μεταξύ τους κάποια χρονική καθυστέρηση, καθώς και την επίδραση που έχουν οι χρόνοι κρούσεων των ατόμων καλίου με τα άτομα ενός αδρανούς αερίου (buffer gas – Argon), στους χρόνους αποκατάστασης ηρεμίας των ατομικών συμφωνιών (coherence relaxation times – CRT).
Συγκεκριμένα γίνεται θεωρητική μελέτη του παραπάνω συστήματος σε V-τύπου σχήμα διέγερσης 3 επιπέδων, με σκοπό την προσέγγιση πειραματικών τιμών που βρέθηκαν σε προηγούμενη εργασία. Ένας ισχυρός παλμός άντλησης διεγείρει διφωτονικά την μετάβαση |4S_1/2>↔|6S_1/2> και εσωτερικά παραγόμενες ακτινοβολίες γεννώνται στην ατομική διαδρομή |6S_1/2>↔|5P_3/2>↔|4S_1/2> (διαδρομή 1), ενώ ένας πολύ ασθενής παλμός σύζευξης επιδρά στην μετάβαση |4S_1/2>↔|5P_3/2>. Εδώ δείχνουμε την επίδραση διαφόρων παραμέτρων του συστήματος στη δυναμική του, και κυρίως την επίδραση της χρονικής καθυστέρησης (μεταξύ των εξωτερικών παλμών άντλησης – σύζευξης) και του χρόνου των κρούσεων. Ακόμη διακρίνουμε μεταξύ τους τις 2 διαφορετικές διαδικασίες με τις οποίες δημιουργούνται οι εσωτερικά παραγόμενες ακτινοβολίες, μια παραμετρικής φύσεως που δεν περιλαμβάνει μεταφορές πληθυσμών και είναι σύμφωνη, και μια ASE (amplified spontaneous emission) φύσεως που είναι μερικώς σύμφωνη, και περιλαμβάνει μεταφορές πληθυσμών.
Επιπλέον διερευνάται πειραματικά ένα σύστημα σε Λ-τύπου σχήμα διέγερσης το οποίο είναι πολυεπίπεδο. Το ισχυρό λέιζερ άντλησης διεγείρει διφωτονικά την μετάβαση |4S_1/2>↔|6S_1/2>. Στο Λ σχήμα διέγερσης όμως δεν μας ενδιαφέρουν ανώτερες καταστάσεις από την |6S_1/2>, καθώς η αποδιέγερση γίνεται μέσω κατώτερων από αυτήν καταστάσεων, οπότε η μελέτη απλοποιείται και τελικά γίνεται για σύστημα 4ων επιπέδων. Εσωτερικά παραγόμενες ακτινοβολίες γεννώνται στην ατομική διαδρομή 1 που αναφέραμε στην προηγούμενη παράγραφο καθώς και στην ατομική διαδρομή |6S_1/2>↔|4P_3/2,1/2>↔|4S_1/2> (διαδρομή 2), ενώ ένας λίγο ασθενέστερος παλμός σύζευξης επιδρά στην μετάβαση |6S_1/2>↔|4P_3/2,1/2>. Στην μελέτη αυτή επικεντρωνόμαστε στην συνολική συμπεριφορά των εκπομπών του καλίου (γραμμές D1 και D2 της μετάβασης |4P_3/2,1/2>↔|4S_1/2>), και παρατηρούμε μια ενίσχυση των εσωτερικά παραγόμενων ακτινοβολιών. Τέλος υπολογίζουμε τους χρόνους αποκατάστασης ηρεμίας της συμφωνίας (Coherence Relaxation Times – CRT) για το συγκεκριμένο σύστημα και τους συγκρίνουμε με αυτούς που υπολογίστηκαν πειραματικά σε προηγούμενη εργασία για V-τύπου σύστημα 3 επιπέδων. / In the present work we study the excitation of an atomic system (potassium vapors – K) by 2 laser pulses, one pumping the system and another establishing a coupling between certain atomic states. These 2 pulses (pump – coupling) have a temporal delay. The influence of collision times (between potassium and buffer gas atoms) on the coherence relaxation times (CRT) is also investigated.
More specifically a theoretical approach of the aforementioned system in a 3-level V-type excitation scheme is being done, for the purpose of approximating some experimental values of a previous study. A strong pumping pulse excites the two-photon transition |4S_1/2>↔|6S_1/2> and internally generated radiations are produced in atomic path |6S_1/2>↔|5P_3/2>↔|4S_1/2> (path 1), while a very weak coupling pulse is introduced in transition |4S_1/2>↔|5P_3/2>. We show in this part the influence of different system parameters on the system’s dynamics, and especially the influence of the temporal delay (between the pump and coupling pulses) and collision times. Also we separate the 2 different mechanisms that cause the internally generated radiations. A parametric mechanism which is coherent and doesn’t include population transfer, and an ASE (Amplified Spontaneous Emission) or SHRS (Stimulated Hyper-Raman Scattering) mechanism which is partially coherent and includes population transfer.
Furthermore the behavior of a 4-level Λ-type excitation scheme is being investigated experimentally. A strong pumping pulse excites the two-photon transition |4S_1/2>↔|6S_1/2>. In a Λ type excitation scheme the atomic states that lie higher than state |6S_1/2> are not of interest, because de-excitation occurs through lower-laying atomic states. So we focus our study on a simpler 4 level system. Internally generated radiations are produced in atomic path 1, which was mentioned in the last paragraph, and also in atomic path |6S_1/2>↔|4P_3/2,1/2>↔|4S_1/2> (path 2). A weaker coupling laser as introduced in transition |6S_1/2>↔|4P_3/2,1/2>. In this part of the study we focus on the overall behavior of the D1 and D2 emission lines of potassium (occurring from the transition |4P_3/2,1/2>↔|4S_1/2>) and we observe an amplification of the internal radiations. Finally we calculate the CRT times for this specific system and we compare them with those values that were calculated experimentally in a previous work for a V-type system.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/8774 |
| Date | 25 February 2015 |
| Creators | Δαμιανός, Δημήτριος |
| Contributors | Κουρής, Στυλιανός, Damianos, Dimitrios, Γεώργας, Αναστάσιος, Ευθυμιόπουλος, Θωμάς, Κουρής, Στυλιανός |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
Page generated in 0.0183 seconds