Itse aiheutettu läpinäkyvyys

Itseindusoitu läpinäkyvyys ( SIT ) on ilmiö, jossa koherentti (laser)säteilypulssi kulkee resonoivan väliaineen läpi ilman absorptiota.

Löytöhistoria

S. McCall ja E. Khan ennustivat SIP:n ( itsesyntyisen läpinäkyvyyden ) vuonna 1965, ja he havaitsivat sen ensimmäisen kerran kaksi vuotta myöhemmin tutkiessaan ultralyhyiden pulssien (USP) kulkua rubiinitangossa 40 K :n lämpötilassa. Kun pulssiteho ylitti kriittisen arvon , energiahäviö etenemisen aikana väheni kertoimella 105 .

Puolijohteiden SIT ennustettiin Neuvostoliiton FIANissa Yu. M. Popovin , I. A. Poluektovin ja V. S. Roitbergin teoksissa.

Ilmiön mekanismi

Se tapahtuu, kun koherentin (laser) sähkömagneettisen säteilyn pulssi kulkee resonanssiväliaineen läpi , jonka kesto on paljon pienempi kuin relaksaatioajat , missä on väliaineen atomin virittyneen tilan elinikä (pitkittäinen rentoutumisaika), on polarisaation relaksaatioaika (transverserelaksation time tai dephasing time), joka kuvaa järjestelmän dipolimomentin vaimenemisnopeutta . Pääsääntöisesti ,. Jos säteilykentän voimakkuus on riittävän suuri, resonoivien atomien ryhmä siirtyy koherenttiin virittyneeseen tilaan pulssin ensimmäisen puoliskon vaikutuksesta (pulssin etupuolella) ja rentoutuu koherentisti perustilaan toisen toiminnan vaikutuksesta. puolet pulssista (pulssin hiljentyessä). Siten säteily ei imeydy. ${\displaystyle \tau _{p}\ll T_{1},T_{2))$ $T_{1}$ $T_{2}$ $T_{2}\ll T_{1}$

Itse aiheutetun läpinäkyvyyden ilmiön matemaattinen kuvaus perustuu Maxwell-Bloch-yhtälöiden itsekonsistentin järjestelmän ratkaisuun: Maxwell- aaltoyhtälö vastaa valopulssin etenemisestä resonanssissa kaksitasoisessa väliaineessa, jonka dynamiikka määräytyy optisten Bloch-yhtälöiden avulla (itse asiassa niillä on materiaaliyhtälöiden rooli). Käyttämällä pyörivää aaltoa ja hitaasti vaihtelevia amplitudin likiarvoja, McCall ja Hahn johtivat analyyttisen lausekkeen stationääriselle pulssille ( soliton ), joka etenee resonanssiväliaineessa ilman energian menetystä:

$E(z,t)={\frac {2\hbar }{\mu \tau _{p))}\operaattorinimi {sech} {\frac {\tau }{\tau _{p))}$ , (yksi)

missä on siirtymän dipolimomentti , on aika liikkuvassa koordinaatistossa, on pulssin kesto, on hyperbolinen sekanttifunktio ja on Planckin vakio . $\mu$ $\tau=tz/v$ $\tau_{p}$ $\operaattorin nimi {sech}$ $\hbar$

Tärkeä ominaisuus pulssin vuorovaikutuksessa väliaineen kanssa on sen "alue", joka määritelmän mukaan on yhtä suuri

$\theta (z)={\frac {\mu }{\hbar }}\int _{-\infty }^{\infty }E(z,t)dt$ . (2)

Jos pinta-ala on yhtä suuri , virityksen jälkeinen impulssi palauttaa resonoivat atomit täsmälleen alempaan (perus)tilaan, jolloin kaikki väliaineeseen varastoitunut energia palaa takaisin säteilykenttään. On helppo nähdä, että tyypin (1) stationääripulssilla on pinta-ala täsmälleen , joten tällaisia pulsseja kutsutaan usein -pulsseiksi. $\theta =2\pi n$ $\theta=2\pi$ $2\pi$

Kirjallisuus

SL McCall, EL Hahn. Itse aiheutettu läpinäkyvyys pulssillisen koherentin valon avulla // Physical Review Letters . - 1967. - T. 18 . - S. 908-911 .
SL McCall, EL Hahn. Itse aiheutettu läpinäkyvyys // Fyysinen katsaus . - 1969. - T. 183 . - S. 457-485 .
P. G. Kryukov, V. S. Letokhov Valopulssin eteneminen resonanssisti vahvistavassa (absorboivassa) väliaineessa // UFN . - 1969. - T. 99 . - S. 169-223 .
GL Lamb, Jr. Analyyttiset kuvaukset ultralyhyen optisen pulssin leviämisestä resonanssiväliaineessa // Katsaukset modernista fysiikasta . - 1971. - T. 43 . - S. 99-124 .
I. A. Poluektov , Yu. M. Popov ja V. S. Roitberg . Itse aiheutetun läpinäkyvyyden vaikutus // UFN . - 1974. - T. 114 . - S. 97-131 .
L. Allen, J. Eberle. Optinen resonanssi ja kaksitasoiset atomit. - M .: Mir, 1978.
Drabovich N. N. Itse aiheutettu läpinäkyvyys // Fyysinen tietosanakirja . - M .: BRE, 1994. - T. 4 . - S. 409-410 .
Maimistov AI Optiset solitonit // Soros Educational Journal . - 1999. - Nro 11 . - S. 101 .