1 / 107

XI. Zpomalen é a zasta vené světlo

F4110 Kvantová fyzika atomárních soustav letní semestr 2007 - 2008. XI. Zpomalen é a zasta vené světlo. KOTLÁŘSKÁ 7. KVĚTNA 2008. Úvodem. 1999. historicky první, ale naprosto typický výsledek experimentu. 1999. sodíková D -čára. 1999. obálka pulsu na vstupu. sodíková D -čára.

chantrea-nhek
Télécharger la présentation

XI. Zpomalen é a zasta vené světlo

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. F4110 Kvantová fyzika atomárních soustavletní semestr 2007 - 2008 XI. Zpomalené a zastavené světlo KOTLÁŘSKÁ 7. KVĚTNA 2008

  2. Úvodem

  3. 1999 historicky první,alenaprosto typickývýsledek experimentu

  4. 1999 sodíková D-čára

  5. 1999 obálka pulsu na vstupu sodíková D-čára

  6. 1999 obálka pulsu na vstupu obálka pulsu na výstupu 7.05 s sodíková D-čára

  7. 1999 obálka pulsu na vstupu obálka pulsu na výstupu sodíková D-čára

  8. 1999 BEC ??? obálka pulsu na vstupu obálka pulsu na výstupu sodíková D-čára

  9. Vývoj 1999 – 2004 atomová pára T 0 zpomalení

  10. Vývoj 1999 – 2004 atomová pára T 0 zpomalení atomová pára T R.T. zpomalení

  11. Vývoj 1999 – 2004 atomová pára T 0 zpomalení atomová pára T R.T. zpomalení zastavení zastavení

  12. Vývoj 1999 – 2004 atomová pára T 0 zpomalení atomová pára T R.T. zpomalení zastavení zastavení krystal s def. T 5 K zpomalení & zastavení krystal s def. T R.T. zpomalení

  13. Vývoj 1999 – 2004 atomová pára T 0 zpomalení atomová pára T R.T. zpomalení zastavení zastavení krystal s def. T 5 K zpomalení & zastavení krystal s def. T R.T. zpomalení nové principy (makro-skopické jevy) pomalé světlo a BEC A P L I K A C E ???

  14. Vývoj 1999 – 2004 atomová pára T 0 zpomalení "PLYN" TÉMĚŘ NEZÁVISLÝCH ATOMŮ V KOHERENTNÍ INTERAKCI SE SVĚTLEM atomová pára T R.T. zpomalení zastavení zastavení dnes nediskutujeme krystal s def. T 5 K zpomalení & zastavení krystal s def. T R.T. zpomalení nové principy (makro-skopické jevy) pomalé světlo a BEC A P L I K A C E ???

  15. Zpomalené a zastavené světlo v řídkých atomárních soustavách • ... dnešní téma • Makroskopický popis • zpomalení i úplné zastavení světla ... malá grupová rychlost • podmínka: vysoká disperse a malá absorpce kolem nosné frekvence pulsu Možnosti: na základě jevů kvantové koherence světla a hmotné soustavy • Elektromagneticky Indukovaná Transparence -- EIT ... navrhováno dávno v teoretické kvantové optice – 1969 • koherentní oscilace obsazení hladin ... teoreticky objeveno a zkoumáno od r. 1981 Realisace:počínajíc rokem 1999, stále v rozvoji DVA PILÍŘE

  16. AKT I. ZPOMALENÉ SVĚTLO pohled makroskopické fysiky pohled kvantové optiky pohled atomové fysiky a konkrétní experimenty

  17. Pohled makroskopické fysiky puls jako vlnové klubko v dispergujícím prostředí výrazy pro grupovou rychlost makroskopická elektrodynamika hmotných prostředí Maxwellovy rovnice, materiálový vztah, elmg. vlny komplexní index lomu, Kramers-Kronigovy relace podmínky pro zpomalení a zastavení světla

  18. Šíření vlnových pulsů v dispergujícím prostředí • rovinná monochromatická vlna • fázová rychlost vlny o frekvenci  • index lomu • (Moivre ). f á z e

  19. Šíření vlnových pulsů v dispergujícím prostředí • rovinná monochromatická vlna • fázová rychlost vlny o frekvenci  • index lomu • (Moivre ). • bezdispersní prostředí f á z e

  20. Šíření vlnových pulsů v dispergujícím prostředí II. • puls o nosné frekvenci vlnové klubko • lineární superposice rovinných vln • fáze do lineární aproximace podle 

  21. Šíření vlnových pulsů v dispergujícím prostředí II. • puls o nosné frekvenci vlnové klubko • lineární superposice rovinných vln • fáze do lineární aproximace podle  • grupový index lomu

  22. Šíření vlnových pulsů v dispergujícím prostředí II. • puls o nosné frekvenci vlnové klubko • nosná vlna             obálka pulsu • fázová rychlost grupová rychlost • index lomu grupový index lomu •      1  n  4                      ??????

  23. Šíření vlnových pulsů v dispergujícím prostředí II. • puls o nosné frekvenci vlnové klubko • nosná vlna                obálka pulsu • fázová rychlost grupová rychlost • index lomu grupový index lomu •      1  n  4                      ?????? • rozhodující je disperse indexu lomu

  24. Šíření vlnových pulsů v dispergujícím prostředí III. v bezdispersním prostředí se fáze a obálka pulsu pohybují společně, vf= vg v dispersivním prostředí fáze předbíhá obálku pulsu nízké frekvence -- vysoké, vf> vg čas t  čas t  souřadnice x  souřadnice x 

  25. Elektrodynamika hmotných (spojitých) prostředí • Výchozí otázka: fysikální původ indexu lomu • ½ odpovědi – Maxwellovy rovnice (neomezená homogenní isotropní látka) • odpovědi – materiálový vztah uzavírá soustavu rovnic pro pole . lokální, lineární, kausální • funkce odezvy (paměťová funkce)↑ -- mikroskopický výpočet nutný

  26. Elektrodynamika hmotných (spojitých) prostředí • Výchozí otázka: fysikální původ indexu lomu • ½ odpovědi – Maxwellovy rovnice (neomezená homogenní isotropní látka) • odpovědi – materiálový vztah uzavírá soustavu rovnic pro pole . lokální, lineární, kausální • funkce odezvy (paměťová funkce)↑ -- mikroskopický výpočet nutný dynamické rovnice okrajové podmínky

  27. Elektrodynamika hmotných (spojitých) prostředí • Výchozí otázka: fysikální původ indexu lomu • ½ odpovědi – Maxwellovy rovnice (neomezená homogenní isotropní látka) • odpovědi – materiálový vztah uzavírá soustavu rovnic pro pole . lokální, lineární, kausální • funkce odezvy (paměťová funkce)↑ -- mikroskopický výpočet nutný dynamické rovnice posunutí vakuapolní komponenta okrajové podmínky induk. polarisacehmotná komponenta

  28. Elektrodynamika hmotných (spojitých) prostředí • Výchozí otázka: fysikální původ indexu lomu • ½ odpovědi – Maxwellovy rovnice (neomezená homogenní isotropní látka) • odpovědi – materiálový vztah uzavírá soustavu rovnic pro pole . lokální, lineární, kausální • funkce odezvy (paměťová funkce)↑ -- mikroskopický výpočet nutný dynamické rovnice posunutí vakuapolní komponenta okrajové podmínky induk. polarisacehmotná komponenta

  29. Elektrodynamika hmotných (spojitých) prostředí • Výchozí otázka: fysikální původ indexu lomu • ½ odpovědi – Maxwellovy rovnice (neomezená homogenní isotropní látka) • odpovědi – materiálový vztah uzavírá soustavu rovnic pro pole . lokální, lineární, kausální • funkce odezvy (paměťová funkce)↑ -- mikroskopický výpočet nutný dynamické rovnice posunutí vakuapolní komponenta okrajové podmínky induk. polarisacehmotná komponenta t

  30. Elektrodynamika hmotných (spojitých) prostředí • Výchozí otázka: fysikální původ indexu lomu • ½ odpovědi – Maxwellovy rovnice (neomezená homogenní isotropní látka) • odpovědi – materiálový vztah uzavírá soustavu rovnic pro pole . lokální, lineární, kausální • funkce odezvy (paměťová funkce)↑ dynamické rovnice posunutí vakuapolní komponenta okrajové podmínky induk. polarisacehmotná komponenta

  31. Elektrodynamika hmotných (spojitých) prostředí • Výchozí otázka: fysikální původ indexu lomu • ½ odpovědi – Maxwellovy rovnice (neomezená homogenní isotropní látka) • odpovědi – materiálový vztah uzavírá soustavu rovnic pro pole . lokální, lineární, kausální • funkce odezvy (paměťová funkce)↑ -- mikroskopický výpočet dynamické rovnice posunutí vakuapolní komponenta okrajové podmínky induk. polarisacehmotná komponenta

  32. Elektrodynamika hmotných (spojitých) prostředí • Výchozí otázka: fysikální původ indexu lomu • ½ odpovědi – Maxwellovy rovnice (neomezená homogenní isotropní látka) • odpovědi – materiálový vztah uzavírá soustavu rovnic pro pole . lokální, lineární, kausální • funkce odezvy (paměťová funkce)↑ -- mikroskopický výpočet dynamické rovnice posunutí vakuapolní komponenta okrajové podmínky induk. polarisacehmotná komponenta FYSIKA

  33. Materiálový vztah a komplexní index lomu N • materiálový vztah • dosadíme zkusmo rovinnou vlnu, • Vektor polarisacePje pak rovněž tvaru rovinné vlny, • komplexní susceptibilita Fourierova transformace funkce odezvy • Maxw. r.  podmínka řešitelnosti komplexní index lomu

  34. Materiálový vztah a komplexní index lomu N • materiálový vztah • dosadíme zkusmo rovinnou vlnu, • Vektor polarisacePje pak rovněž tvaru rovinné vlny, • komplexní susceptibilita Fourierova transformace funkce odezvy • Maxw. r.  podmínka řešitelnosti komplexní index lomu komplexní permitivita

  35. Materiálový vztah a komplexní index lomu N • materiálový vztah • dosadíme zkusmo rovinnou vlnu, • Vektor polarisacePje pak rovněž tvaru rovinné vlny, • komplexní susceptibilita Fourierova transformace funkce odezvy • Maxw. r.  podmínka řešitelnosti komplexní index lomu komplexní permitivita Maxwellův vztah

  36. Kramers-Kronigova relace • (útlum/absorpce vlny) • komplexní index lomu = index lomu + iextinkční koeficient • Kramers-Kronigova relace: refrakce a absorpce nejsou nezávislé • K-K relace je integrální transformace dvě jedna reálná funkce

  37. Kramers-Kronigova relace • (útlum/absorpce vlny) • komplexní index lomu = index lomu + iextinkční koeficient • Kramers-Kronigova relace: refrakce a absorpce nejsou nezávislé • K-K relace je integrální transformace • „Bez absorpce není disperse“

  38. Kramers-Kronigova relace a lokální struktura n a k • (útlum/absorpce vlny) • komplexní index lomu = index lomu + iextinkční koeficient • Kramers-Kronigova relace: refrakce a absorpce nejsou nezávislé • K-K relace je integrální transformace • „Bez absorpce není disperse“ • ale     jádro integrálu je •                                                     silně singulární pro = 

  39. Kramers-Kronigova relace a lokální struktura n a k • (útlum/absorpce vlny) • komplexní index lomu = index lomu + iextinkční koeficient • Kramers-Kronigova relace: refrakce a absorpce nejsou nezávislé • K-K relace je integrální transformace • „Bez absorpce není disperse“ • ale     jádro integrálu je •                                                     silně singulární pro =  • lokální vztahy • k() maximum minimum vzestup pokles • n() pokles vzestup maximum minimum

  40. K-K relace a lokální struktura n a k : výchozí model Dvě Lorentzovy linie • Výchozí model: • = 5, p= .9 , = 0,5

  41. K-K relace a lokální struktura n a k : výchozí model Dvě Lorentzovy linie • Výchozí model: • = 5, p= .9 , = 0,5 + • modrá – homogenně rozšířená absorpční linie disperse – střídá se normální | anomální | normální

  42. K-K relace a lokální struktura n a k : výchozí model Dvě Lorentzovy linie • Výchozí model: • = 5, p= .9 , = 0,5 + - • modrá – homogenně rozšířená absorpční linie disperse – střídá se normální | anomální | normální • červená – úzká "anti-absorpce" ... okno průhlednosti disperse – strmý téměř lineární nárůst indexu lomu

  43. K-K relace a lokální struktura n a k : výchozí model Dvě Lorentzovy linie • Výchozí model: • = 5, p= .9 , = 0,5 + - • modrá – homogenně rozšířená absorpční linie disperse – střídá se normální | anomální | normální • červená – úzká "anti-absorpce" ... okno průhlednosti disperse – strmý téměř lineární nárůst indexu lomu • lokální vztahy mezi n a k

  44. K-K relace a lokální struktura n a k : výchozí model Dvě Lorentzovy linie • Výchozí model: • = 5, p= .9 , = 0,5 + - • modrá – homogenně rozšířená absorpční linie disperse – střídá se normální | anomální | normální • červená – úzká "anti-absorpce" ... okno průhlednosti disperse – strmý téměř lineární nárůst indexu lomu • lokální vztahy mezi n a k • puls - naladěný na okno - spektrálně úzký ( dostatečně dlouhý) ... zpomalený netlumený

  45. K-K relace a lokální struktura n a k : výchozí model Dvě Lorentzovy linie • Výchozí model: • = 5, p= .9 , = 0,5 + - • modrá – homogenně rozšířená absorpční linie disperse – střídá se normální | anomální | normální • červená – úzká "anti-absorpce" ... okno průhlednosti disperse – strmý téměř lineární nárůst indexu lomu • lokální vztahy mezi n a k • puls - naladěný na okno - spektrálně úzký ( dostatečně dlouhý) ... zpomalený netlumený • kde hledat ??? aktivní prostředí buzené pomocným laserem

  46. K-K relace a lokální struktura n a k : výchozí model Dvě Lorentzovy linie • Výchozí model: • = 5, p= .9 , = 0,5 + - HLUBŠÍ VÝZNAM koherentní procesy v aktivním (otevřeném) prostředí • modrá – homogenně rozšířená absorpční linie disperse – střídá se normální | anomální | normální • červená – úzká "anti-absorpce" ... okno průhlednosti disperse – strmý téměř lineární nárůst indexu lomu • lokální vztahy mezi n a k • puls - naladěný na okno - spektrálně úzký (  dostatečně dlouhý) ... zpomalený netlumený • kde hledat ??? aktivní prostředí buzené pomocným laserem

  47. Pohled kvantové optiky zředěný oblak dvouhladinových "atomů" atomová polarisovatelnost, komplexní index lomu zředěný oblak tříhladinových "atomů" (-systém) kvantové provázání hladin, temné stavy, EIT a dál výsledný komplexní index lomu reálnépodmínky pro zpomalení a zastavení světla

  48. Optická odezva dvouhladinového atomu   P

  49. Optická odezva dvouhladinového atomu   P základní stav (obsazený) excitovaný stav (prázdný, konečná doba života)

  50. Optická odezva dvouhladinového atomu   P rozladění resonanční frekvence P ... "probe", měřicí sonda proměnná frekvence P- laseru základní stav (obsazený) excitovaný stav (prázdný, konečná doba života)

More Related