Μελέτη της εκπομπής σύμφωνης ακτινοβολίας και της κβαντικής συμβολής σε άτομα καλίου

Abstract

The generation of coherent radiation by third or higher order non-linear effects was studied for the 4S1/2-6S1/2 two-photon excitation of the potassium atoms, under weak laser intensity (unfocused laser beam). The experiments done were focused on the radiation generated through the intermediate states 5P3/2, 5P1/2 and 4P3/2, 4P1/2. The processes studied were the Parametric Four-Wave Mixing (PFWM), the Four Wave Mixing with internally generated photons involved (two-step FWM), the Stimulated Hyper-Raman Scattering (SHRS) and the Amplified Spontaneous Emission (ASE). More specifically we studied: • The spectral, spatial and temporal characteristics of the generated radiations. • The processes involved in the generation of radiation and their competition. • The contribution of the experimental parameters to the enhancement or the cancellation of the various radiating channels. • The influence of quantum interference effects on the emission mechanisms. • The contribution of the internally generated radiation to the emission of new fields. • The contribution of effects due to Electromagnetically Induced Transparency. The activation of many energy levels of Potassium, due to internally generated fields, makes the system multilevel in its interaction with the external laser radiation. The study proved the complexity of the atomic system and the need for further experimental and theoretical work.

Η δηµιουργία σύµφωνης ακτινοβολίας οδηγούµενη από µη γραµµικά φαινόµενα τρίτης ή ανώτερης τάξης µελετήθηκε σε µεταλλικούς ατµούς Καλίου, υπό συνθήκες διφωτονικής διέγερσης και ασθενούς ηλεκτρικού πεδίου (µη εστιασµένης δέσµης λέιζερ). Χρησιµοποιήθηκε ο διφωτονικός συντονισµός 4S1/2-6S1/2 και οι πειραµατικές µετρήσεις εστιάσθηκαν στις ακτινοβολίες που δηµιουργούνται µέσω των καταστάσεων 5P3/2,5P1/2 και 4P3/2,4P1/2. Οι διαδικασίες που οδήγησαν σε εκποµπή ακτινοβολίας και µελετήθηκαν ήταν η παραµετρική µίξη τεσσάρων κυµάτων (Parametric Four-Wave Mixing, PFWM), η µίξη τεσσάρων κυµάτων µε συµµετοχή εσωτερικά παραγόµενων φωτονίων (FWM δύο-βηµάτων), η ενισχυµένη σκέδαση Hyper-Raman (Stimulated Hyper-Raman Scattering, SHRS) και η ενισχυµένη αυθόρµητη εκποµπή (Amplified Spontaneous Emission, ASE). Συγκεκριµένα µελετήθηκαν: • Οι φασµατοσκοπικές, χωρικές και χρονικές ιδιότητες των παραγόµενων ακτινοβολιών. • Οι διαδικασίες που συµµετέχουν στην δηµιουργία ακτινοβολίας και η αλληλεπίδραση τους. • Η συσχέτιση των µεταβλητών του πειράµατος µε την ενίσχυση ή την καταστολή ορισµένων καναλιών εκποµπής. • Η επίδραση κβαντικών φαινοµένων συµβολής στη δηµιουργία και την καταστολή σύµφωνης ακτινοβολίας. • Η συµµετοχή των εσωτερικά παραγόµενων ακτινοβολιών στην δηµιουργία νέων µηκών κύµατος. • Η συµµετοχή φαινοµένων Ηλεκτροµαγνητικά Επαγόµενης ∆ιαφάνειας. Η συµµετοχή πολλών ενεργειακών επιπέδων του Καλίου, λόγω των εσωτερικά δηµιουργούµενων ακτινοβολιών, καθιστά το σύστηµα πολυενεργειακό στην αλληλεπίδραση του µε την εξωτερική ακτινοβολία του λέιζερ. Η µελέτη των διαδικασιών ανέδειξε την πολυπλοκότητα του συστήµατος και την ανάγκη για περαιτέρω πειραµατική και θεωρητική έρευνα.