Исследование резонансных эффектов при взаимодействии лазерного излучения с атомными пучками тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ .НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ФІЗИКИ

РГ Б ОД

1 В ОНЇ 1П05 На правах рукопису

УДК 621.373.826

ВОЙЦЕХОВИЧ Валерій Степанович

ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЗОНАНСНИХ ЕФЕКТІВ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ ЛАЗЕРНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ З АТОМНИМИ ПУЧКАМИ

01.04.04. - фізична електроніка

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата фіоико-математичних наук

Київ - 1995

Дисертацією е рукопис, і,

Робота виконана в лабораторії даоерної спектроскопії Інститут}' фізики НАН України.

Наукові керівники: доктор фізика-математичних наук, професор

ДАНИЛЕЙКО Михайло Васильович

кандидат фіоико-математичних наук, НЕГРІЙКО Анатолій Михайлович.

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук,

ПАВЛІК Борис Дмитрович; кандидат фіоик »-математичних наук,

. КУЗЬМЕНКО Валерій Іванович.

Провідна організація: Кнївсбиц університет, м.Київ.

Захист відбудеться _ 1995 р. в ¿І^год. на засіданні

Спеціалізованої Вченої' Ради Д 01.96.01 при Інституті фізики НАН України /252650, ГСП, Київ-28, проспект Науки, 46/

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Інституту фізики НАН України. .

■Автореферат розісланий

’У^ їдай р.

Вчений секретар Спеціалізованої Вченої Ради ¡Ж- В.А.Іщук

кандидат фіз.-мат. наук

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність темп. Дослідження резонансного світлового тиску на атомні частинки є одним ira важливих напрямків квантової електроніки. Інтерес до ціп проблеми пов'язанні! з тпм, що використання енл світлового тиску для глибокого охолодження атомів відкриває нові можливості в лазерній спектроскопії та розробці оптичних стандартів частоти. Гранична роздільна вдатність нелінійної лазерної спектроскопії і точність відтворювання частоти прецизійними стандяртаып в оптичному діапазоні цілком визначаються недостатньо низькою температурою атомних частинок. Поступальний рух атомів ¡зумовлює різноманітні механізми ушлрення спектральних ліній, зокрема, найбільш важливими ефектами є квадратичний ефект Доплера і пролітне розширення [1, 2].

Розробка теорії та постановка експериментів по вивченню резонансного світлового тиску на атомп дали можливість дослідити широке коло фізичних явищ, які відрізняються своєю природою та характерними енергетичними масштабами. Одержані вражаючі результати по охолодженню п полоненню нейтральних атомів [3], еффектам полонення населенностей та пов’язанннх з ними перспективами одержання ультрахолодних частнок [2], дифракції та інтерференції атомних пучків [4], керуванню просторовими характеристиками атомних пучків, у тому числі їх відхиленню та фокусуванню [5], селекції атомів оа окремими параметрами (швидкості, ізотонічному складу,та інш.).

На сьогодні більшість робіт виконана о використанням сил, пов’язаних оі спонтанним світловим тиском або з градієнтами інтенсивності у зфокусованпх пучках. Треба відзначити, що спла спонтанного світлового тиску на атом у полі плоскої біжучої хвплі обмежена велнчппою F/pmar = М7, до ( 2 7 ) ^1 - радіаційний час життя, h к - імпульс фотона. Фізичний зміст цього обмеження досить ясний, оскільки напрямлена зміна імпульса атома здійснюється внаслідок поглинання фотона із

лазерного пучка і наступного спонтанного випромінювання у довільному напрямку, тобто швидкість передачі імпульси обмежена швидкістю спонтанного розпаду верхнього рівня. •

Внаслідок принципової обмеженості значення величини сііліі спонтанного світлового тиску та її малості ефективне застосування можливе лише при анамній тривалості изасмодії і для дозволених переходи) атомів. Це значно звужус число об’ектів дослідження і на сьогодні принципові можливості спонтанного світлового иігку можна, напевне, вважати вичерпаними [0]. ■

Безсумнігшші інтерес становить розроГжа таких схем збудження атомів, у яких швидкість передачі! імцульеу від електромагнітного рол Я до атома не пов’язана бс:щосередаьо о Цс може бути здійснено у енльному світловому полі, де помітну і>о.'іь грають шшуішіп переходи, швидкість яких визначається інтені пвшетю випромінювання. Внаслідок цього сила вимушеного світлового тиску (ОСТ) Це буде обмежуватись швидкістю сшщтадного випромінюваная И М1>же значно перевищувати ?ік-у. ■

Метою даної роботи було всебічне дослідження дії вимущецого сціт-лового тиску на атомні частинки.

Програмна роботи включала такі етани:

1. Дослідження можливості використання вимущепого світлового тиску на атоми для ефективного керування їх рухом. Йдбір с хеми дії с вітлового шіпромінювання на атоми для одержання ВСТ-

2. Експериментальна перевірка ¡запропонованого методу дії ВСГ

на агомп Хи у полі двох зустрічних амнлітудно-модульошінцх хвиль. Дослідження просторового розподілу атомів у пучку (¡зміщення та ДЦ-ф\ЗІШГО розширення) під дією СЦ.ІН ВСТ. •

;і Дослідження можливості використання сили ВСТ ДЛЯ КерУІМНІІЯ рухом молекул.

1. Експериментальна перевірка дії ВСТ 84 молекули Хч-г. '■

Наукова новизна. В дисертаційній роботі:

1. Вперше експериментально доведено, шо у йолі двох зустрічних амплітудно-модульованнх хвиль існує спла світлового тиску, пов'язана з вимушеними процесами поглишшня-вппромінювання фотонів; визначена залежність цієї сили від інтенсивності лазерного випромінювання, різніші фаз амплітудної модуляції зустрічних хвиль.

2. Вперше експериментально досягнуто значення сили ВСТ, яка перевищує граничну силу спонтанного світлового тпску.

3. Вперше експериментально спостерігалось відхилення молекул N(12 силою вимушеного світлового тпску у полі послідовності зустрічних імпульсів.

Практична цінність.

1. Вимушений світловий тпск дає можливість ефективно керувати рухом атомів та молекул і може бути використання для створення елементів атомної оптпкп.

2. Велика абсолютна величина та макроскопічний період сили ВСТ роблять перспективним створення на ії основі нових пасток для нейтральних атомів. На відміну від відомої магнітооптичної пастки у таких схемах не використовується магнітне поле, яке збурює магнітні підрівні атома.

3. Пастка на основі ВСТ може бути використана для утримання холодних атомів з метою прецизійного спектрального зондування атомних переходів, а також у квантових стандартах частоти.

Рівень реалізації.

Результати досліджень, представлених в дисертації, використовуються при виконанні Національної програми України ’’Створення і розвиток Державної системи часу і еталонних частот” у частині створення еталонних джерел частоти оптичного діапазону.

На захист виносяться наступні положення:

1. У полі двох зустрічних амплітудно-модульованих хвиль на

З

атоми діє сила вимушеного світлового тиску, яка може значно перевищувати межу Гік~) сили спонтанного світлового тиску. Експериментально зареєстроване значення сили ВСТ складає 2,4/іА”) і визначається інтенс ивністю лазерного випромінювання.

2. Величина і знак сили вимушеного світлового тпску у полі двох зустрічних амплітудно-модульованих хвиль зберігаються на макроскопічних масштаб,їх прій тору і залежать від різниш фаз амплітудної модуляції зустрічних хвиль.

3. Вперше спостерігалось відхилення молекул силою ВСТ. Ця сила дала можливість змінити імпульс молекули на '¿Оіік, що доводить принципову можливість керування рухом молекул.

Матеріали дисертації базуються на роботах 1 - 10, шшшашіх колективом авторів лабораторії лазерної спектроскопії ІФ НАН України ■ іа участю дисертанта. Особистим внесок дисертанта полягає в:

1. Створенні експериментальної установки для виконання досліджень дії ВСТ на атоми .V« у полі двох зустрічних а.мн.іпуднп-.модульованих хвиль і молекули іУа^ у полі зустрічних послідовностей коротких дшульсів світла.

2. Виконанні експериментів по дослідженню вимушеного світло-його тиску, виконанні вимірювань відхилення пучків атомів та молекул сплою ВСТ.

3. Обробці експериментальних результатів, розрахунку похибок вимірювань.

4. Підготовці експериментальних даних до друку, обговоренні лл.шів і а написанні експериментальних розділів наукових публікацій.

Достовірність результатів забезпечується застосуванням апробо-пзшіх '.іксіїери,ментальних: методик ( включаючи методи квантової елек-гроиікн, лазерної спектроскопії, вакуумної техніки), узгодженістю з те-оре пічними моделями та розрахунками, повторюваністю результатів, ні и иерджусгьі'Я результатами робіт інших авторів, опублікованих піз-

нішо.

Апробація роботи. Основні репультатп дисертаційної роботи до- ' повідались па XIII Міжнародні« Вавіловській конференції по нелінін-пііі оптиці, Новосибірськ, 1990 р., II Всесоюзній науково-технічній конференції "Метрологічне забезпечення вимірювань частотних і спектральних характеристик випромінювання .талерів”, Харків, 1990 р., XIV Міжнародній конференції по когерентній та нелінійній оптиці, С.-Петербург, 1991 р., Міжнародній конференції "’Фізика в Україні”, Київ, 19931)., Міжнародній конференції по квантовій електроніці. США, Анахейм, 1994 хі., Європейській конференції по квантовій електроніці, Нідерланди, 1994 р., на наукових семінарах та конференціях Інституту фіошш НАН України.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано десять наукових робіт, список якіх наведено в кінці автореферата.

Об Ум роботи. Дпсергація складається о вступу, трьох глав, аа-ключення та списку літератури, який включає 127 наав. Загальний об’єм дисертації, включаючи 22 ілюстрації, складає 139 сторінок.

ЗМІСТ РОБОТИ

Дисертація складається а вступу, трьох глав, оаключення.

У вст\пі дано коротиш огляд сучасного стану проблеліп світлового тиску на атомні частини. Обгрунтована актуальність теми. Визначені мета і задачі дисертаційної роботи. Сформульовані основні Положення, які виносяться на захист.

У першій главі дисертації розглянуті умови існування ВСТ.

В §1 подано короткий огляд робіт, присвячених теоретичному та експериментальному дослідженню дії вимушеного світлового тиску на атомні частинки.

У сильному світловому полі значну роль відіграють процесії вимушеного перешшромінювання фотонів. Однак, у біжучін світловій хвилі сила вимушеного світлового тиску відсутня, оскільки при вимушених

процесах атомна частинка поглинає і випромінює фотони б одному напрямку. Тішу для існування сцлн ВС'Г необхідна шишність не менше як двох хвиль, що відрізняються напрямком розповсюдження. Останнім часом все більшу увагу привертають просторово неоднорідні поля, такі, як сфокусовані промені і їх комбінації, стоячі і біжучі назустріч одна однііі хвилі. .

У просторово неоднорідному світловому ІІОЛІ вимушені ИереШІІіро-мінюванни фотонів а різними напрямками розповсюдження передають атомній частинці імпульс. Відповідна спла одержала назву ’’градієнтної", оскільки ії величина проїшрцінна градієнту інтенсивності світлового поля. Якщо частота випромінювання лазера настроєна нижче частоти атомного переходу,, то знак цієї сила с таким, що атоми рухаються в область високої інтенсивності, а у випадку настройки лазера вище частоти атомного переходу, атоми виштовхуються и лазерного променя (7). Таким чином, застосування градієнтної сили дає можливість здійснити сцдьне фокусування та дефокусув;шня пучка атомів. Не дивно, що оптичні елементи для атомів з використанням градієнтної сили виявились набагато більш ефективними, ніж з використанням сионтаниої сили, оскільки завдяки відсутності насичення градієнтна (яла може значно перевищувати максимальну величину спонтанної сили Рвр.

У полі інтенсивної стоячої хвилі відбувається розсіювання частинок |4], виникає сила тертя [8], тому такії сила має: обмежене використання.

Для ефективного керування рухом атомних частинок було б добре маги силу такої значної величини, як градієнтна спла, і яка б зберігала . свій знак на макроскопічних масштабах простору, як спонтанна сила.

І’адііщііїна сила з такими властивостями, як показано в 52, може бути отримана у полі двох амплітудно-модульованих хвиль, які відрізня-аііьса иаирямком ропиовсіодження. Б такому випадку можлива напра-

плена зміна імпульсу атома в основному завдяки вішушешш переходам (при переважному поглинанні фотонів з однієї хвилі і вимушеному випромінюванні в іншу), швидкість яких визначається інтенсивністю випромінювання. В результаті сила вимушеного світлового тиску (ВСТ) пе обмежується швидкістю спонтанного випромінювання і може значно перевищувати îtky.

Найбільш проста для аналізу ситуація, в якій виникає ВСТ - це двохрівневий атом у полі двох зустрічних хвпль, які являють собою ПОСЛІДОВНОСТІ 7Г - імпульсів, що слідують один за одним з періодом Т І/7. В такому випадку атом змінює свій імпульс на Тік прн поглинанні світла з однієї хвилі та ще на Тік при вимушеному випромінюванні в іншу. В результаті атом повергається в основний стан і надалі процес передачі імпульсу від поля до атому повторюєеться. Середня спла, що діє на атом, прп t 1/7, доки релаксацією матриці густини можна знехтувати, дорівнює 2Тік/Т.

В §2 розглянута сила, що діє на двохрівневий атом у полі послідовності коротких імпульсів довільної площі, а також досліджена залежність сили світлового тиску від швидкості атома. Показано, що умова <р = 7Г (<р - площа імпульсу) не € обов’язковою для існування значної сили. ВСТ. Принципово важливим є наявність модуляції амплітуди зустрічних хвиль та відмінність різниці фаз цієї модуляції від величини, кратної 7Г/2(2п 1) (або, що те ж саме, т ф 0,Т/2). Встановлено, що для імпульсів, тривалість яких менше половини періоду прямування, суттєвою стає осцилкЗюча залежність сили від потужності випромінювання.

В §3 проаналізована імпульсна дифузія атомів для випадку 7г-ім-пульсів. Показано, що вираз для дифузії є симетричним відносно відхилення т від Т/2, де Т - період слідування імпульсів, т - затримка між імпульсами зустрічних хвиль. Коефіцієнт дифузії максимальний при r = Т/2, коли сила дорівнює нулю, і дорівнює нулю при г = 0, т — Т,

коли сила максимальна. В найбільш цікавому випадку, коли сила с максимальною, імпульсною дифузією за рахунок зміни імпульсу атома в процесі спонтанного випромінювання можна знехтувати. Крім того, дифузія практично не впливає на рух атомів при 1 > 4р( 1 — ^)(1 — Щ~и-

Як було відзначено вище, в §1, умовою отримання вимушеного світлового тиску є наявність не менші; двох амплітудно-модульованих хвиль, які відрізняються напрямком розповсюдження. В роботі [9] показано, что близькі до ідеального випадку ж - імпульсів результати можуть бути отримані вже для найбільш простого випадку - зустрічних амплітудно-модульованих хвиль - суперпозиції двох стоячих хвиль, рівних за інтенсивністю, але відмінних за чистотою. В §4 показано, що вже у такому найбільш простому випадку амплнтудної модуляції зустрічних хвиль виникають якісно нові особливості світлового тиску на атоми в порівнянні з випадками біжучої та стоячої хвиль [1]. Максимальне значення снлп ВСТ може бути значно більше Тіку, причому в порівнянні з ідеальним випадком тг-імпульсів, прямуючих один за одним з періодом, рівним періоду модуляції зустрічних хвпль, сила менше лише в 2 — 2,5 рази. При цьому роль часової затримки т відіграє різниця фаз ір амплітудної модуляції зустрічних хвиль і сила Г являє собою періодичну непарну функцію ф з періодом 7г. Ця порівняно проста схема експерименту була використана при першому спостереженні ВСТ [10].

В §5 проведено аналіз тиску світла на атоми у полі частотно-моду-льовнних хвнль. Показано, що сила ВСТ може існувати і при частотній модуляції зустрічних хвиль і ії величина може значно перевищувати Тік~ц - максимальну силу світлового тиску у біжучій хвилі, причому умова адіабатично швидкого проходження резонанса не є обов’язковою. Вираз дня сили світлового тпску у біжучій частотно-модульованій хвилі може бути отрпманші у вигляді ланцюгових дробів. Для зустрічних чаї гиіно-модульованих хвиль наводиться чисельно отримана залеж-

ність сили світлового піску на атом від індексу модуляції.

У другій главі приводиться схема установки та результати експериментальних досліджень вимушеного світлового тиску, діючого на атоми N а у полі двох зустрічних амплітудно-модульоваипх'хвиль.

>¡1 присвячено опису експериментальної установки, яка використовувалась для дослідження ВСТ на атоми ІУи, розглянут прпрцип дії окремих ії блоків та їх взаємозв’язок в процесі роботи.

Для отримання необхідної високої інтенсивності та потрібних спектральних і просторових характеристик лазерного випромінювання при його взаємодії о атомним пучком застосовувалось внутрішньорезо-наторне поле двохчасготного лазера на барвнику неперервної дії 2. Відстань між частотами була 1,67 ГГп. Поле в резонаторі такого лазера достатньо близке до вппадку, розглянутому в §4 первшої глави. Різниця фаз амплітудної модуляції зустрічних хвиль визначається відстанню І від вихідного дзеркала, рівна нулю на самому дзеркалі і змінюється на 7г при / = 9 см. Максимальна інтенсивність поля в резонаторі складала ~ 20 Вг/см'2. Пучок атомів натрію, які рухались в резонаторі перпендикулярно променю лазера, мав розходження 5-Ю-3 рад. Діаметр пучка в області взаємодії з полем 0,5 мм, густина атомів в пучку 2 ■ 107 см-3. За цих умов зміна різниці фаз ф на діаметрі пучка не перевищувала

2 • 10-2 рад.

Поперечний просторовий розподіл атомів в пучку реєструвався на відстані 35 см від області взаємодії за допомогою другого двохчастот-ного неперервного лазера на барвнику, випромінювання якого спрямовувалось перпендикулярно до атомного пучка і променя відхиляючого лазера і фокусувалось в пляму ~ 80 мкм. Промінь цього лазера сканувався перпендикулярно пучку, сигнал флуоресценції реєструвався за допомогою ФЕП. '

На описаній вшце установці був проведений весь цикл досліджень сили ВСТ.

В §2 описані метода усунення оптичної накачки, методика експерименту, за якою на створеній установці були виконані всі вимірювання, проведено обгрунтування вибору пучка атомів Л'а як об’єкта дослідження. Показано, що у випадку вимушених процесів поглинання - випромінювання фотонів атом залишається в резонансі с полем, оскільки в результаті вимушеного випромінювання фотона атом повертається В попередній став, при цьому при трпвалііі взаємодії з полем, поряд

0 вимушеними переходами позначається також і спонтанне випромінювання, яке може вивести атом із резонанса о полем. Оскільки при великих потужностях лазерного випромінювання провідну роль повинні відігравати процеси вимушеного перевнщюмшювашш, при проведенні експериментів по дослідженню сили вимушеного світлового тиску на атомні частинки спеціальних заходів по усуненню оптичної накачки не застосовувалось.

При виборі об’єкта дослідження до атомних частинок висувались наступні вимоги. Атоми новинці були мати добре вивчену структуру енергетичних рівнів, лінію поглинання в області генераціїнеперервного лазера на барвнику Родамін - 6>К, повинен бути простіш та надііінии спосіб регулювання густини атомів в пучку, можливість прорахунку Його швидкісних і просторових характеристик. Крім того, для цих атомів повинна була добре вивчена, дія світлового тиску спонтанними силами для порівняння одержанних результатів.

Виходячи о цих умов як модельний об’єкт були вибрані атоми N(1, що задовольняли всім вщцеперераховашш вимогам.

§3 присвячено розгляду особливостей взаємодії лазерного випромінювання з немонохроматичним атомним пучком. При настройці відхиляючого лазера в область - лінії натрія спостерігалось відхилення иучка і його розширення. Показано, що зміщення центра ваги пучка нролорційне'силі, діючій на атом, і рівне зміщенню атомів, які мають

1 ере;:аьотеплову швидкість. Крім того, показано, що проява ефектів

імпульсної дифузії при взаємодії ВСТ з атомами в умовах експерименту маскується побічними ефектами, тому величина розмиття атомного пучка, що спостерігалась, не може бути'прямо пов'язана з імпульсною дифузією. При аналізі розмиття пучка ¿Л.< необхідно враховувати вклад трьох факторів: початкове розходження пучка, немонохроматичність швидкісного розподілу і дифузію атомів, яка супроводжує ВСТ. З другого боку, як відомо, через наявність надтонкої структури - лінія натрія не опік ується двохрівневнм наближенням. Тому при порівнянні результатів експерименту з теоретичними висновками слід очікувати лише якісної відповідності.

В ?І4 викладені результати експериментальних досліджень сили ВСТ на пучок атомів Леї у полі двох зустрічних амилітудно-модульо-ваних хвиль. ІІрн настроііці відхиляючого лазера в область - лінії натрія спостерігалось відхилення пучка, величина і знак якого залежали по періодичному закону від різниці фаз амплітудної модуляції зустрічних хвиль. Отримані залежності зміщення центра ваги пучка та його розмиття від різннні фаз, від частоти випромінювання відхиляючого лазера, від внутрішньорезинаторної потужності доводять, що деформація просторового розподілу атомів під дією лазерного випромінювання дійсно гзо язани з вимушеним світловим тиском. Максимальна величина сили ВСТ склала Р ~ 2. -Ш,:-,, що перевищує максимальну силу, діючу на атом у полі однієї біжучої хвилі. Підвищення потужності лазерного випромінювання та вибір оптимального значення різниці частот зустрічних хвиль £2 (в данному випадку величина П визначалась конструктивними особливостями лазера на барвнику) дозволить досягнути значень Р. значно більших /і/:7. Зроблено висновок про перспективність застосування сили ВСТ як для атомів, так і для молекул.

Третя глава присвячена дослідженню дії вимушеного світлового тиску на молекули, •

'В §1 розглянута поведінка молекули в попі послідовностей оус-

трі'ішіх коротких ІМПУЛЬСІВ ДОВІЛЬНОЇ ПЛОЩІ. Знайдені СПІВОІДНОІІК'ННЯ для матриці густини дозволяють в принципі за початковим розподілом молекул по імпульсах визначити засоленості основного та збудженого станів в будь-який момент часу і. зокрема, .знайти імпульс молекул та Його дисперсію після взаємодії :з полем. Проведені чисельні розрахунки засвідчують можливість значної, порядку сотон Тік, зміни імпульсу помітної (порядку 0,01 — 0. 1) долі молекул, які первісно провзасмодіяли

з лазерним випромінюванням, навіть у вппадку, коли період слідування імпульсів значно перевішує І/-), а площа імпульси лежить в діапазоні

0, 5;г — л-.

§2 прпевячено опису експериментальної установки, окремих ії блоків, а також результатам досліджень дії ВСТ на молекули N(¡2- Висока інтенсивність і потрібні спектральні та просторові характеристики лазерного поля забезпечувались при взаємодії пучка молекул з внутрішньорезонаторнпм полем аргонового лазера. Для отримання імпульсної дії на молекули здійснювався режим активної синхронізації мод лазера за допомогою аьустооптптного модулятора. Режим синхронізації мод контролювався по сигналу міжмодовпх бпттів. При довжині резонатора 2 м частота імпульсів в режимі синхронізації мод складає 75 МГц при тривалості < 200 псек. Пучок молекул Л’а2, який поширювався в резонаторі перпендикулярно пучку лазера, мав розходження 5-10-3 рад, при цьому ного діаметр в області взаємодії становив

0,5 мм. Відстань від пучка молекул до вихідного дзеркала рівна 25 см, так що при інтервалі між послідовними імпульсами ~ 13 нсек зустрічні імпульси діяли на молекулу через 1,7 нсек. випромінювання лазера збуджувало перехід Х1Е(і>" = 3,7" = 43) => В'Щг' = 6,7' = 43) молекули N<1?. Максимальне значення середньої внутрішньореоонаторної потужності випромінювання в режимі синхронізації мод складає ~ 20 Вт. .

Просторовий розподіл молекул в пучці реєструвався за допомогою

ГІІГШІЛу флуоресценції, якпн збуджувався другим, ЗОНДУЮЧИМ аргоновим лазером. Ного випромінювання спрямовувалось на пучок молекул перпендикулярно пучку та осі резонатора відхиляючого лазера на відстані L = 33 ем від області взаємодії пучка з відхиляючим лазером, при цьому зондуючий пучок міг пересуватися параллельно самому собі у площині, перпендикулярній осі пучка молекул. Непохідна просторова роздільність забезпечувала! ь фокусуванням випромінювання лазера, так то в області перетину зондуючого проміни з пучком молекул радіус плями не перевищував 80 мкм! Вихідна потужність цього' лазера складала ~ 1 Вт. Сигнал флуоресценції реєструвався за допомогою ФЕН.

Наявність ВСТ приводить д(> зміни функції розподілу молекул в пучці, яке зручно опік уваги зміщенням центру ваги пучка (перший момент експериментально виміряної функції розподілу) та середнеьпадра-тнчніїм відхиленням від центру ваги (корець квадратний з різниці другого і квадрата першого моментів), яке характеризує розмиття пучка молекул. Показано, що при збільшенні внутрішньорезонаторної потужності відхиляючого лазера зростає як зміщення центра ваш, так і розмиття пучка молекул, шо відповідає теорії при незначних потужностях лазерного випромінювання.

Таким чином, вперше одержано відхилення молекул :Х и ¿ за допомогою сил вимушеного світлового тиску. Максимальне відхилення центра ваги пучка склало 7 ■ К)""* радіан. Це відповідає середній зміні імпульса молекул ~ 20/ІА-. При максимальній досягнутій потужності в нашому експерименті на робочому рівні післе взаємодії з відхиляючим випромінюванням залишмось приблизно 3% молекул.

В заключенні с формульовані основні результати роботи.

Основні Результати, одержані в дисертації:

1. У полі двох зустрічних амплітудно-модульованих хвиль на атомн діє сила вимушеного світлової о тиску, яка може значно перевищувати межу hk'i сплп спонтанного світлового тиску. Значення сили

ВСТ пнзначасться інтенсивністю литерного випромінювання.

2. Створена експериментальна установка для проведення досліджень дії ВСТ на атоми Л'а у полі двох зустрічних амплітудно-модульованих хвиль. Покапано, шо в такому полі максимальна сп.та вимушеного світлового тиску може бути значно більшою /і Л-7, причому в порівнянні о ідеальним випадком я - імпульсів, які слідують один за однпм з періодом, рішиш періоду модуляції 'зустрічних хвиль, спла менше лише в 2-2,5 рази.

3. Експериментально доведено іс нування ВСТ у полі двох зустріч-

них амплітудио-модульованнх хвпль. Величина і знак сили вимушеного світлового тпску у полі двох зустрічних амплітудно-модульованпх хвпль оберігаються на макроскопічних масштабах простору і залежать від різниці фаз амплітудної модуляції зустрічних хвпль. Значення сили ВСТ склало 2.4ГД-7. .

4. Експериментально реалізована пропозиція по застосуванню

ВСТ до молекул. Вперше отримано відхилення пучка молекул Nu? за допомогою сил ВСТ у полі зустрічних послідовностей коротких імпульсів світла, яке склало ~ 7■ 10-4 рад. Це відповідає середній зміні імпульса молекул ~ 20hk, що доводліть принципову можливість керування рухом молекул. •

Основний зміст лигертапії опублікований в наступних роботах:

1. Войцехович.В. С., Данилейко.М.В., Негрийко.А.М.', Романенко В.ЇЇ., Яценко Л.П. Давление света на атомы во встречных амплитудно-модулированных волнах. ”ЖТФ”, 1988, 58, Л/”8 6, с.1174-1176.

2. Войцехооич B.C., Данилейко М.В., Негрийко А.М., Романенко В.И., Яценко Л.П. Наблюдение стимулированного светового давления амилитудно-модулированного излучения на атомы. ’’Письма в ЖЭТФ”, 1989, 49, № 3, с. 138-140.

3. Войцехович B.C., Данилейко М.В., Негрийко А.М., Романенко

В.И., Яценко Л.II. Вынужденное световое давление ни атомы ш> встречных ¡шплптудно-модулированных волнах. "ЖЭГФ”, 1991, 99, Лг* 2, с. 393-41«. ‘

Войцеюаич D.C.. Дан иле йко М.В.. Негрийко А.М., Романенко П.П., Яценко Л.П. Давление свети на атомы d поле резонансных атомному переходу встречных амплнтудни - и частотно-модулированных волнах. ’’Квинтивли электроники”, 1991, 18, А”1-’9, < .1100 1102.

Войцеюаич B.C.. Данилейко М.В., Негрийко А.М., Романенко В.И.. Яцснко Л.Л. Давление света на атомы в поле частотно-модули-рованиых волн. "УФЖ”, 1991. 3G, Л'" 2, с.192-197.

• >. Войце.тьич.В.С., Динилейко.М.В., Негрийко,А.М., Романенко ‘<.11.. Яцснко Л.II. Давление с вета на атомы а поле последовательностей .. зетовых импульсов. "У'ФЖ", 1991, 3G, Л - 3, с.332-337.

7. Войцехоиич B.C., Даниле йко М.В., Негрийко А.М., Романенко В.И.. Яцснко Jl.Il. Давление света на атомы в поле двух встречных ■імпліпуднсі-.модулированных волн. ” УФЖ”. 1991, 30, Л'" 7, с.1042-104G.

о. Лойцсхоаич B.C., Дам иле йко М.В., Негрийко А.М., Романенко В. II. Яценко Л. II. О возможности наблюдения вынужденного светоного давлений на молекулы. ”УФЖ”, 1993, 38, j\r<i 2, г.212-218.

ііойцеїииич B.C., Даниле йко М.В., Негрийко А.М., Романенко Jj.il., Яценко Л И. Наблюдение светового давления на молекулы. ’’Письма в ЖЭТФ", 1994, 59, .V1-' 6, с.381-384.

¡0. Войцехович.В.С., Динилейко.М.В., Негрийко.А.М., Романенко ПЛ., Яценко Л.11. Стимулированное световое давление на атомы. Препринт НФ АН УССР", 1990, 22, с.1-28. .

Література

Миногин І1.Г., Jlemoxoa B.C. Давление лазерного излучения на

атомы. М: "Наука", 198G. 224 о.

2. Ihioлик Б.Д. Холодные и ультрахолодные атомы. Киев: ’’Наумова Думка", 1993. 271 с.

3. Dlatt IL.Lajyati.s G.. Phillips W.D.. Stciiholm S., Wineland D.J. Cooling iu traps. "Pliysica Script a4. 1988, T22. i>j>.21G-233.

4. Казанцев A.IT.. СурОушович Г.П.. Яковлев В.П. Механическое действие света на атомы. М: ’’Наука". 1991, 190 с.

5. Avc.rbuUil.Sh.. Akulin V.М., Schlvich W.P. Quantum lcu.s for atomic waves. "Phvs. Rev. Lett.", 1994, 72, X4, pp.437-441.

G. Яковлев В.П. Кваэнкласспческая теория вынужденного светового давления. ’’Автореферат дпссерташш докт. фпо.-мат. наук”, М.: МИФ», 1987, 38 с.

7. Балыкин В.И., Лстохов B.C. Лазерная оптнка нейтральных атомных пучков. ”УФН”, 1990, 1G0, А''» 1, с.141-154.

8. Dalihard J., Cohen-Tannoudji С. Dressed-atom approach to atomic motion iu laser light: the dipole force revisited. ’’J.Opt.Soc.Am.B.”, 1985, 2, N11, pp.1707-1720.

9. Войцехович.В.С., Данилейко.М.В., Легрийко.А.М., Романенко В.И., Яценко Л.П. .Давление света на атомы во встречных амплпгудно-модулпрованных волнах. ”ЖТФ”, 1988,' 58, .'Л- 6, с.1174-1176.

10. Войцехович B.C., Данилейко М.В., Негрийко А.М., Романенко В.И., Яценко Л.П. Наблюдение стимулированного светового давления амплитудно-модулированного излучения на атомы. ”Письма в ЖЭТФ”, 1989, 49, з, с.138-140.

Воііцехсщцч D.C. Исследование резонансных эффект«ш при взаимодействии лазерного излучения «' атомными пучками".

Диссертации на соис кание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности: 1)1.04.04. - физическая электроника. Институт физики НАН Украины, Киев, 1995. Дисс ертация является рукописью. ■

•Защищается 10 научных paóor, которые содержат исследование дештішя вынужденного светового давления (ВС'Д) на атомные- частицы. Изучено денствне силы светового давления в поле двух стоячих волн на атомы А’н в пучке. ’Значение с илы ВСД составило '¿ATiky, что превышает предел силы светового давления в поле- оегушеи волны. Впервые получено отклонение пучка молекул A с- помощью с ил ВСД а поле встречных последовательностей коротких импульсов света, которое составило ~ 7 ■ 10"1 рад. что соответствует среднему изменению импульса молекул ~ 20/ІА-.

Ключові слова: вимушений світлошш тиск, атом, молекула.

Yoitseldiovic li V.S. "The invest¡Ration of resonance effects tuider the mteraction of laser radiation with atomic beams".

The dissertation on the application of the- degree of a Can lidate of physics and mathematics .sciences. Specialization - physical electronics 01.04.04. Institute of Phvsics of National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, 1995. The dissertation is the manuscript.

10 scientific publications are defended. They contain the- investigation of the effect of stimulated light pressure; {SLP) oil atomic particles. The effect of the SLP force in the field id two standing waves on the Na atoms in the beam is studied. The value of SLP force was 2, 4?ik~¡ that is greater then the light pressure force limit in the field of running wave;. At the; first time :t was obtained the deflection of Nu’¿ molecules beam under the SLP force iu the field of couuterpropagatiug short light pulses which was ~ 7- 10~4, it corresponds to the- average change of molecule pulse ~ 20/iA;.