شکل 5-2. یک اتم سه ترازی گونه با دو میدان لیزری برای پدیده
که در آن هامیلتونی اتم ساده، پتانسیل ناشی از یک میدان با فرکانس رابی و فرکانس زاویه ای و پتانسیل ناشی از میدان با فرکانس رابی و فرکانس زاویه ایاست. تمام فرکانس های رابی حقیقی فرض شده اند.
(5-5)
(5-6)
(5-7)
ملاحظه اندرکنش این هامیلتونی با سیستم سه ترازی، یک مدل تک اتمی ساده از را فراهم می کند.
واضح است که ویژه کت های ، ویژه حالت های هامیلتونینیز هستند. این ویژه حالت ها به صورت ترکیبات خطی ازکت های و هستند.
وقتی دو میدان اعمال شده یا اصطلاحاً دو پالس لیزری در حالت تشدید باشند، سه ویژه حالت هامیلتونی به صورت
(5-8)
(5-9)
(5-10)
هستند. کت شامل هیچ مؤلفه ای از نیست، و بنابراین هیچ اتصالی بین این دو حالت وجود ندارد. از این رو هر جمعیتی در ، در آن حالت تله اندازی شده است. با توجه به اینکه هر دو حالت و مؤلفه را دربردارند،این دو به حالت متصل می شوند.
در یک دوره زمانی، بسته به میزان گسیل خود به خودی از حالت برانگیخته، کل جمعیت سیستم در حالت خواهد بود. لذا تمام جمعیت به صورت همدوس در یک حالت تاریک تله اندازی می شود. اولین تشخیص تجربی را آلزتا و همکارانش انجام دادند. در این کار فلورسنس اتم های سدیم، مشاهده شده بود. یک میدان مغناطیسی ناهمگن در امتداد محور سلولی سدیم به کار رفته بود. در نقاط مشخص درامتداد طول سلول، فلورسنس ناپدید شد، به عبارتی خطوط سیاه ظاهر شد.
این خطوط سیاه به دلیل قرار گرفتن در موقعیت هایی از سیستم های گونه بود که در آ نها میدان مغناطیسی در حالتی قرار داشت که تشدید محقق شد. یک تحلیل نظری از پدیده های همدوسی اتمی که به این اثرات منجر می شوند توسط آریموند و اوریولزارائه شده بود. در بخش بعدی کاربرد هایی از پدیده را به طور خلاصه بیان می کنیم.
کاربرد های
تله اندازی جمعیت همدوس یا همان چندین زمینه کاربردی باالقوه دارد. در حالت کلی حالت های پایه عمر بسیار بیشتری نسبت به حالت های برانگیخته دارند. اندازه گیری پهنای خط یک حالت پایه، به طور باالقوه دقت هر وسیله را که به پهنای یک ویژگی طیفی بستگی دارد تا چندین مرتبه از نظر بزرگی افزایش می دهد. با ملاحظه اندرکنش های دو میدان لیزری با سه تراز اتمی، اندازه گیری یک گذار با بزرگی پهنای خط کمتر از پهنای خط حالت برانگیخته امکان پذیراست. اخیراً علاقه چشمگیری در زمینه ساعت های اتمی ایجاد شده است، که در آن استفاده از تولید تمام ساعت های اتمی1 کوچک نوری را امکان پذیر ساخته است.
سرعت انتخابی تله اندازی جمعیت همدوس 2 ، کاربرد دیگری از است. این تکنیک توسط آسپکت و همکارانش ایجاد شد. این روش تنها به اتم های با سرعت صفر تله اندازی شده در حالت تاریک منجر می شود.
حال به بررسی شفافیت القا شده ی الکترومغناطیسی و تله اندازی جمعیت همدوس در اتم پنج ترازی مانند می پردازیم.در ابتدا کمی مفاهیم مرتبط با و در اتم پنج ترازی را بیان می کنیم.
وقتی دو جفت میدان لیزری نزدیک تشدید، با یک اتم پنج ترازی با شکل هندسی، اندرکنش می کنند، تله اندازی جمعیت همدوس و شفافیت القا شده الکترومغناطیسی در شرایط مشارکت دو تشدید دو فوتونی ظاهر می شوند. بعلاوه ، در اتم پنج ترازی نوع، تغییر کوانتومی بر اساس دو تشدید دو فوتونی نیز به دست می آید. تله اندازی جمعیت همدوس و شفافیت القا شده الکترومغناطیسی در اتم های سه ترازی نوع ، و به طور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفته اند. وقتی یک جفت میدان لیزری نزدیک تشدید در حالت تشدید دو فوتونی، با تشکیل شکل هندسی گونه با سه تراز اتمی اندرکنش می کنند، جمعیت به طور همدوس در دو تراز پایین تر به دام انداخته می شود. به بیانی تله اندازی جمعیت همدوس ظاهر می شود.
trapping Selective Coherenc poulation Velocity .2 Atomic clocks .1
اتم در این نقطه تشدید دو فوتونی، در یک حالت تاریک واقع شده و از میدان های لیزری اعمال شده مجزا است. لذا میدان ها بدون جذب ، محیط را انتقال می دهند. به عبارتی پدیده اتفاق می افتد. خاطر نشان می کنیم که در شفافیت القا شده هدف حذف جذب پالس لیزری ضعیف است. بر اساس تشدید دو فوتونی، تغییر کوانتومی در یک اتم چهار ترازی نوع نیز حاصل می شود] 19[. یک مکانیسم جدید ، که توسط تغییر کوانتومی القا شده است ممکن است وجود داشته باشد. در این فصل ما به دنبال تداخل کوانتومی یک اتم پنج ترازی نوع هستیم.
به علت نبود جذب در نقطه شفافیت ، در فرآیند های اپتیکی غیر خطی نور پایین مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. به دلیل کنترل همدوس حالت های کوانتومی، پذیرفتاری های خطی و غیر خطی به صورت تشدیدی تقویت شده اند. براساس شفافیت القا شده الکترومغناطیسی ، انواع مختلفی از ترکیبات چهار موجی و شش موجی با کارایی کوانتومی بالا مورد بررسی قرار گرفته اند.
اخیراً انتقال حالت کوانتومی بین فوتون ها و اتم ها در یک محیط ، در فر آیند های اطلاعات کوانتومی استفاده شده است. برای تعمیم کاربرد های ، بایستی یک مکانیسم جدیدی یافت ، ما این مکانیسم را دراین فصل بیان می کنیم.
در این مکانیسم، همدوسی کوانتومی یک اتم نوع پنج ترازی بررسی شده است. همان طور که در شکل5-3 نشان داده شده است. در واقع می توان گفت که اتم پنج ترازی مانند ترکیبی از دو سیستم سه ترازی گونه است که در تراز مشترک هستند. دو جفت میدان لیزری نزدیک تشدید با فرکانس های و با یک اتم پنج ترازی اندرکنش داشته و یک پیکربندی را شکل می دهند. پنج تراز انرژی اتمی به ترتیب عبارتند از : و.