ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. КОГЕРЕНТНАЯ ЭХО-СПЕКТРОСКОПИЯ В ГАЗАХ
1.1. Формирование фотонного эха в газах
1.2. Эхо-спектроскопия в газах
1.3. Определение необратимой релаксации первичного и стимулированного фотонного эха
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ГАЗАХ
2.1 Двухуровневая модель
ГЛАВА 3. УГЛОВАЯ ЭХО-СПЕКТРОСКОПИЯ
3.1. Влияние столкновений частиц с изменением скорости на формирование стимулированного фотонного эха
3.2. Аппроксимация спада интенсивности стимулированного фотонного эха экспоненциальной функции
3.3. Определение времени релаксации Т1
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
В настоящее время методы оптической эхо-спектроскопии широко используются для исследования газовых сред. При этом одним из основных механизмов, влияющих на параметры отклика газовых систем при оптическом когерентном импульсном лазерном возбуждении, является движение частиц газа и их столкновения. Например, затухание амплитуды E электрического поля отклика фотонного эха при варьировании временного интервала т между возбуждающими лазерными импульсами не соответствует экспоненциальному закону:
где т2 - время необратимой поперечной релаксации системы, а имеет вид
E х exp
для малых значений временного интервала между возбуждающими лазерными импульсами (т<<т2) и
E х exp {— Рт}
при достаточно больших временных интервалах (т* T2) [1,2]. Причиной этого является то, что в газовых средах происходят упругие столкновения частиц, при которых скорости их движения испытывают диффузию. Это приводит к нарушению фазовых соотношений между разными «скоростными пакетами» в пределах неоднородно уширенной линии резонансного перехода, а это, в свою очередь, приводит к изменению величины корреляции неоднородного уширения в разные моменты времени и затуханию амплитуды E электрического поля отклика фотонного эха с характерными временными зависимостями.
Эффект затухания амплитуды отклика стимулированного фотонного эха связан с изменениями положений частиц газа в результате столкновений с изменением скорости.
Столкновения с изменением скорости частиц приводят также к спектральной диффузии излучения отдельных молекул газа в пределах неоднородно уширенной линии за счет эффекта Доплера. Это может оказывать влияние на формирование отклика стимулированного фотонного эха и при параллельных волновых векторах возбуждающих лазерных импульсов.
В данной работе рассмотрена зависимость спада интенсивности стимулированного фотонного эха в газах при наличии столкновений изменяющих скорость частиц, а также неупругих и упругих столкновений частиц. В целях выделения вклада в затухание отклика стимулированного фотонного эха неупругих столкновений частиц при возбуждении лазерными импульсами с неколлинеарными волновыми векторами проведена аппроксимация спада интенсивности методом наименьших квадратов
Таким образом, актуальным является изучение особенностей формирования переходных оптических процессов в двухуровневых системах при наличии столкновений с изменением скорости частиц и применение полученных результатов в угловой оптической эхо-спектроскопии.
Целью данной работы является изучение влияния столкновений с изменением скорости частиц в газе на интенсивность отклика стимулированного фотонного эха и выделение вклада в затухание отклика неупругих столкновений частиц газа.
Задачами исследования являются:
1. Аппроксимация спада интенсивности стимулированного фотонного эха.
2. Выделение вклада необратимой продольной релаксации в затухании отклика стимулированного фотонного эха.
Практическая значимость работы заключается в применении результатов в оптической когерентной эхо-спектроскопии.
Научная новизна. Найдена аппроксимационная зависимость спада интенсивности отклика стимулированного фотонного эха в газе при наличии неупругих столкновений частиц и столкновений с изменением скорости.
Столкновения с изменением скорости частиц газа приводят к разрушению временной формы отклика стимулированного фотонного эха. Поэтому воспроизводимость информации в отклике стимулированного фотонного эха при ее кодировке во временной форме объектного импульса за счет столкновений с изменением скорости будет ухудшаться, что необходимо учитывать при создании оптической памяти и систем обработки информации в газовых средах.
В работе было показано, что частотный сдвиг резонансного перехода атомов в газовой среде случайным образом изменяется, в результате каждого столкновения с изменением скорости атома. Это приводит к
некоррелированности неоднородного уширения в газе в разные моменты времени и частичной потере фазовой памяти, что оказывает влияние на формирование фотонного эха. Результатом этого является искажение временной формы стимулированного фотонного эха и, соответственно, воспроизводимости информации, закодированной во временной форме объектного лазерного импульса.
Также был найден аппроксимационный спад интенсивности стимулированного фотонного эха в газовой среде; выделен вклад необратимой продольной релаксации в затухании отклика стимулированного фотонного эха.
