Optinen pumppaus
Optinen pumppaus on menetelmä populaation inversion luomiseksi aineessa altistamalla sähkömagneettiselle säteilylle, jonka taajuus on korkeampi kuin kvanttiinversion siirtymän taajuus. Tämä menetelmä, joka mahdollistaa elektronien siirtämisen atomeissa magneettiselta alatasolta toiselle, muodosti perustan kvanttivalogeneraattorin - laserin - luomiselle .
Teoria
Alfred Kastler keksi menetelmän vuonna 1950 , kun sopivan taajuuden omaava valonsäde nostaa atomeja tai molekyylejä korkeammalle energiatasolle valtaamatta kaikkia alatasoja. Tästä seuraa, että atomien käänteisissä siirtymissä perustilaan valo etenee epätasaisesti eri suuntiin ja on osittain polarisoitunut kumpaankin suuntaan. Jos koholla oleviin atomeihin kohdistetussa sähkömagneettisessa kentässä on fotonienergiaa, joka tarvitaan indusoimaan siirtymät varatun ja vapaan alitason välillä, ja säteilevä valo muuttaa sekä polarisaatiota että spatiaalista jakautumista, tällainen muutos osoittaa, että radiotaajuus on resonanssissa energiaeron kanssa. Kastlerin optisesta pumppausmenetelmästä on tullut keino paikantaa kohonneiden atomitilojen alitasot.
Uskotaan, että optisen pumppauksen aikana atomi on suunnattu tasolle, mutta tämän prosessin syklisestä luonteesta johtuen sitoutunut elektroni itse asiassa käy läpi toistuvan virityksen ja vaimenemisen ylemmän ja alemman tilan alatasojen välillä. Laserin polarisaatio ja pumppaustaajuus määräävät, mille alatasolle laser on suunnattu.
Muistiinpanot
Käytännössä täysin koherenttia optista pumppausta ei välttämättä tapahdu siirtymäviivan leveyden tehon kasvun ja ei-toivottujen vaikutusten, kuten hyperhienorakenteen sieppauksen ja säteilyn sieppauksen vuoksi. Näin ollen atomin orientaatio yleisemmässä tapauksessa riippuu laserin taajuudesta, intensiteetistä, polarisaatiosta, spektrin kaistanleveydestä, viivanleveydestä ja absorboivan siirtymän muunnostodennäköisyydestä.