Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

ZPOMALENÉ A ZASTAVENÉ SVĚTLO A.Kalvová, FZÚ AV ČR, Praha a B. Velický, MFF UK a FZÚ AV ČR, Praha.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "ZPOMALENÉ A ZASTAVENÉ SVĚTLO A.Kalvová, FZÚ AV ČR, Praha a B. Velický, MFF UK a FZÚ AV ČR, Praha."— Transkript prezentace:

1 ZPOMALENÉ A ZASTAVENÉ SVĚTLO A.Kalvová, FZÚ AV ČR, Praha a B. Velický, MFF UK a FZÚ AV ČR, Praha

2 ... po pěti letech A. Kalvová, FZÚ AV ČR, Praha a B. Velický, MFF UK a FZÚ AV ČR, Praha

3 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 3 historicky první, ale naprosto typický výsledek experimentu

4 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 4 sodíková D-čára

5 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 5 sodíková D-čára obálka pulsu na vstupu

6 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 6 obálka pulsu na výstupu sodíková D-čára obálka pulsu na vstupu 7.05  s

7 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 7 obálka pulsu na výstupu sodíková D-čára obálka pulsu na vstupu

8 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 8 obálka pulsu na výstupu sodíková D-čára obálka pulsu na vstupu BEC ???

9 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 9 Vývoj 1999 – atomová pára T  0 zpomalení

10 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 10 Vývoj 1999 – atomová pára T  0 zpomalení atomová pára T  R.T. zpomalení

11 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 11 Vývoj 1999 – atomová pára T  0 zpomalení atomová pára T  R.T. zpomalení zastavení

12 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 12 Vývoj 1999 – atomová pára T  0 zpomalení atomová pára T  R.T. zpomalení krystal s def. T  R.T. zpomalení zastavení krystal s def. T  5 K zpomalení &

13 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 13 Vývoj 1999 – atomová pára T  0 zpomalení atomová pára T  R.T. zpomalení krystal s def. T  R.T. zpomalení nové principy (makro- skopické jevy) zastavení krystal s def. T  5 K zpomalení & pomalé světlo a BEC

14 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 14 Vývoj 1999 – atomová pára T  0 zpomalení atomová pára T  R.T. zpomalení krystal s def. T  R.T. zpomalení nové principy (makro- skopické jevy) dnes nediskutujeme zastavení krystal s def. T  5 K zpomalení & pomalé světlo a BEC "PLYN" TÉMĚŘ NEZÁVISLÝCH ATOMŮ V KOHERENTNÍ INTERAKCI SE SVĚTLEM

15 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 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 I ndukovaná Transparence -- EIT... navrhováno dávno v teoretické kvantové optice – 1969  koherentní oscilace obsazení hladin... teoreticky objeveno a zkoumáno od r Realisace: počínajíc rokem 1999, stále v rozvoji v experimentální oblastiv teoretické oblasti laserová spektroskopie vysokého rozlišeníkvantová optika volba, příprava a ovládání atomárních systémůatomová fysika

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 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 18 Šíření vlnových pulsů v dispergujícím prostředí rovinná monochromatická vlna fázová rychlost vlny o frekvenci  index lomu (Moivre ). f á z e

19 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 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 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 20 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

21 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 21 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 ??????

22 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 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 ?????? rozhodující je disperse indexu lomu

23 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 23 Šíření vlnových pulsů v dispergujícím prostředí III. souřadnice x  čas t  v bezdispersním prostředí se fáze a obálka pulsu pohybují společně, v f = v g v dispersivním prostředí fáze předbíhá obálku pulsu nízké frekvence -- vysoké, v f > v g

24 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 24 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

25 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 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 dynamické rovnice okrajové podmínky

26 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 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 posunutí vakua polní komponenta induk. polarisace hmotná komponenta

27 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 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 okrajové podmínky posunutí vakua polní komponenta induk. polarisace hmotná komponenta

28 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 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 okrajové podmínky posunutí vakua polní komponenta induk. polarisace hmotná komponenta t

29 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 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 ) ↑ dynamické rovnice okrajové podmínky posunutí vakua polní komponenta induk. polarisace hmotná komponenta

30 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 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 ) ↑ -- mikroskopický výpočet dynamické rovnice okrajové podmínky posunutí vakua polní komponenta induk. polarisace hmotná komponenta

31 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 31 FYSIKA 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 okrajové podmínky posunutí vakua polní komponenta induk. polarisace hmotná komponenta

32 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 32 Materiálový vztah a komplexní index lomu N materiálový vztah dosadíme zkusmo rovinnou vlnu, Vektor polarisace P je pak rovněž tvaru rovinné vlny, komplexní susceptibilita Fourierova transformace funkce odezvy Maxw. r.  podmínka řešitelnosti komplexní index lomu

33 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 33 Materiálový vztah a komplexní index lomu N materiálový vztah dosadíme zkusmo rovinnou vlnu, Vektor polarisace P je pak rovněž tvaru rovinné vlny, komplexní susceptibilita Fourierova transformace funkce odezvy Maxw. r.  podmínka řešitelnosti komplexní index lomu komplexní permitivita

34 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 34 Maxwellův vztah Materiálový vztah a komplexní index lomu N materiálový vztah dosadíme zkusmo rovinnou vlnu, Vektor polarisace P je pak rovněž tvaru rovinné vlny, komplexní susceptibilita Fourierova transformace funkce odezvy Maxw. r.  podmínka řešitelnosti komplexní index lomu komplexní permitivita

35 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 35 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 jedna reálná funkce dvě

36 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 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  „ Bez absorpce není disperse “

37 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 37 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  = 

38 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 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  =   lokální vztahy k (  )maximumminimumvzestuppokles n (  )poklesvzestupmaximumminimum

39 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 39 K-K relace a lokální struktura n a k : výchozí model Výchozí model:  = 5, p =.9,  = 0,5 Dvě Lorentzovy linie

40 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 40 K-K relace a lokální struktura n a k : výchozí model Výchozí model:  = 5, p =.9,  = 0,5 Dvě Lorentzovy linie +  modrá – homogenně rozšířená absorpční linie disperse – střídá se normální | anomální | normální

41 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 41 K-K relace a lokální struktura n a k : výchozí model Výchozí model:  = 5, p =.9,  = 0,5 Dvě Lorentzovy linie + -  modrá – homogenně rozšířená absorpční linie disperse – střídá se normální | anomální | normální  červená – úzká "anti-absorpce"... okno průhlednosti disperse – strmý téměř lineární nárůst indexu lomu

42 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 42 K-K relace a lokální struktura n a k : výchozí model Výchozí model:  = 5, p =.9,  = 0,5 Dvě Lorentzovy linie + -  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

43 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 43 K-K relace a lokální struktura n a k : výchozí model Výchozí model:  = 5, p =.9,  = 0,5 Dvě Lorentzovy linie + -  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

44 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 44 K-K relace a lokální struktura n a k : výchozí model Výchozí model:  = 5, p =.9,  = 0,5 Dvě Lorentzovy linie + -  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

45 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 45 K-K relace a lokální struktura n a k : výchozí model Výchozí model:  = 5, p =.9,  = 0,5 Dvě Lorentzovy linie + -  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 HLUBŠÍ VÝZNAM koherentní procesy v aktivním (otevřeném) prostředí

46 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 46 K-K relace a lokální struktura n a k : výchozí model Výchozí model:  = 5, p =.9,  = 0,5 Dvě Lorentzovy linie + -  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 HLUBŠÍ VÝZNAM koherentní procesy v aktivním (otevřeném) prostředí

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 reálné podmínky pro zpomalení a zastavení světla

48 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 48 Optická odezva dvouhladinového atomu   PP

49 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 49 Optická odezva dvouhladinového atomu   PP základní stav ( obsazený ) excitovaný stav ( prázdný, konečná doba života )

50 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 50 Optická odezva dvouhladinového atomu   PP základní stav ( obsazený ) excitovaný stav ( prázdný, konečná doba života ) rozladění resonanční frekvence P... "probe", měřicí sonda proměnná frekvence P- laseru

51 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 51 Optická odezva dvouhladinového atomu   PP základní stav ( obsazený ) excitovaný stav ( prázdný, konečná doba života ) rozladění resonanční frekvence P... "probe", měřicí sonda proměnná frekvence P- laseru kvantová Lorentzova resonance atomová susceptibilita: Bohrova resonanční podmínka šířka optické linie oscilátorová mohutnost

52 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 52 Optická odezva tříhladinového atomu: EIT  - systém atomových hladin 1... základní obsazený stav 2... nižší ze dvou excitovaných stavů prázdný, přechod 1  2 zakázaný 3... vyšší excit. stav, konečná šířka přechody 1  3, 2  3 dovolené naladěná frekvence Probe laseru naladěná frekvence Coupling laseru Velmi produktivní systém v kvantové optice Zde jen EIT Elektromagneticky I ndukovaná Transparence CC   PP CC PP

53 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 53 Optická odezva tříhladinového atomu: EIT Elektromagneticky I ndukovaná Transparence 1.C-laser naladěný přesně na intensivní Rabiho frekvence kvantové provázání prázdných stavů 2,3 2.P-laser naladěný přesně na nevybudí optické přechody 1  3. temné stavy EIT... P svazek prochází 3. Při rozladění pravděpodobnost přechodu strmě roste úzké okno průzračnosti  velká positivní disperse indexu lomu CC   PP CC PP  =  -  P  0

54 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 54 Optická odezva tříhladinového atomu: EIT Elektromagneticky I ndukovaná Transparence atomová susceptibilita (lineární) pro P svazek v přítomnosti C svazku CC   PP  =  -  P

55 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 55 Optická odezva tříhladinového atomu: EIT Elektromagneticky I ndukovaná Transparence atomová susceptibilita (lineární) pro P svazek v přítomnosti C svazku CC   PP  =  -  P návrat k dvouhladině

56 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 56 Optická odezva tříhladinového atomu: EIT Elektromagneticky I ndukovaná Transparence atomová susceptibilita (lineární) pro P svazek v přítomnosti C svazku CC   PP  =  -  P

57 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 57 Optické konstanty prostředí při EIT zředěný plyn... malá hustota částic  relativní permitivita podmínka komplexní index lomu C laser odpojen ("dvouhladina") C laser zapojen EIT grupová rychlost

58 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 58 Optické konstanty prostředí při EIT zředěný plyn... malá hustota částic  relativní permitivita podmínka komplexní index lomu C laser odpojen ("dvouhladina") C laser zapojen EIT grupová rychlost

59 Pohled atomové fysiky a experimenty  páry atomů alkalických kovů za nízkých teplot výběr  -systému pro grupovou rychlost  páry atomů alkalických kovů za pokojových teplot potlačení Dopplerova jevu  ionty vzácných zemin využití jevu "spectral hole burning"  ionty přechodových kovů (chrom v rubínu) koherentní oscilace obsazení hladin

60 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 60 EIT – objev a první pokusy teoretická práce – S.E. Harris 1969 experiment – S.E. Harris 1991 poprvé v parách alk. kovu shoda s teorií snížení absorpce 200 milion krát

61 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 61 čtyři výchozí práce

62 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 62 Pomalé světlo ve studených parách sodíku

63 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 63 Pomalé světlo v horkých parách rubidia Fysikální problém: tepelný pohyb atomů  Dopplerův jev Posun frekvencí při nízkých teplotách tento problém nevzniká

64 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 64 Pomalé světlo v horkých parách rubidia Fysikální problém: tepelný pohyb atomů  Dopplerův jev Posun frekvencí při nízkých teplotách tento problém nevzniká nehomogenní rozšíření spektrálních čar

65 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 65 Pomalé světlo v horkých parách rubidia Fysikální problém: tepelný pohyb atomů  Dopplerův jev Posun frekvencí řešení Dopplerův posuv stejný pro oba svazky při společném působení se posuvy kompensují

66 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 66 Zpomalené světlo v krystalech Pr:YSO hyperjemná rozštěpení řádu MHz při optických frekvencích řádu Hz problém: nehomogenní šířka řádu GHz

67 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 67 Zpomalené světlo v krystalech Pr:YSO hyperjemná rozštěpení řádu MHz při optických frekvencích řádu Hz problém: nehomogenní šířka řádu GHz

68 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 68 Zpomalené světlo v krystalech Pr:YSO SPECTRAL HOLE BURNING

69 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 69 Zpomalené světlo v krystalech Pr:YSO Vytvoření EIT v Pr:YSO  technikou vypálení spektrální díry vzniká (nekoherentní) okno v široké čáře  excitací ("repump") v něm vytvořena úzká distribuce ("antidíra")  ta je vlastně triplet homog. rozšíř. čar  na prostřední je naladěn C laser, vzniká EIT

70 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 70 Zpomalené světlo v krystalech Pr:YSO Vytvoření EIT v Pr:YSO  technikou vypálení spektrální díry vzniká (nekoherentní) okno v široké čáře  excitací ("repump") v něm vytvořena úzká distribuce ("antidíra")  ta je vlastně triplet homog. rozšíř. čar  na prostřední je naladěn C laser, vzniká EIT

71 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 71 Zpomalené světlo v krystalech Pr:YSO Vytvoření EIT v Pr:YSO  technikou vypálení spektrální díry vzniká (nekoherentní) okno v široké čáře  excitací ("repump") v něm vytvořena úzká distribuce ("antidíra")  ta je vlastně triplet homog. rozšíř. čar  na prostřední je naladěn C laser, vzniká EIT

72 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 72 Zpomalené světlo v krystalech Pr:YSO výsledky srovnatelné se zředěnými atomovými parami

73 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 73 Zpomalené světlo v rubínu rubín – Cr:Al 2 O 3 při pokojové teplotě koherentní oscilace obsazení jednoduché zařízení

74 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 74 Zpomalené světlo v rubínu výsledky srovnatelné se zředěnými atomovými parami jsou však dosud ve vývoji

75 AKT II. ZASTAVENÉ SVĚTLO

76 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 76 Jak se dá zastavit světlo ??? Tyto úvahy navázaly na zpomalení světla, byly však mnohem hlubší  Zpomalený puls se prostorově smrští v poměru Příklad: puls trvá dobu je dlouhý ve vakuu při 30 m/s měří jen 2  s 600m 20  m Může se celý vejít do EIT aktivního prostředí a dlouho tam pobýt  Během této doby je možno jeho rychlost řídit regulací výkonu C- laseru, dá se i "zastavit"  Otázka: je možná jeho rekuperace a opětné rozběhnutí?  To by dávalo možnost nejenom zpožďování, ale i ukládání světelného pulsu do paměti  Od statického k dynamickému EIT

77 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 77 Jak se dá zastavit světlo ??? disperse extinkce frekvence  intensita C-laseru frekvence 

78 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 78 Jak se dá zastavit světlo ??? disperse extinkce frekvence  intensita C-laseru frekvence 

79 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 79 Jak se dá zastavit světlo ??? disperse extinkce frekvence  intensita C-laseru frekvence  # necháme puls celý vstoupit do látky # vypínáním C-laseru snižujeme grupovou rychlost až k nule # co se však stane po opětovném zapnutí ???

80 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 80 Harvard opět první

81 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 81 Zastavené světlo v chladných parách sodíku

82 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 82 Zastavené světlo v chladných parách sodíku IN OUT C laser

83 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 83 tři publikované práce

84 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 84 tři publikované práce

85 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 85 Zastavené světlo v horkých parách rubidia

86 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 86 Zastavené světlo v horkých parách rubidia INTERFERMETRICKY PROKÁZANÁ KOHERENCE

87 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 87 Zastavené světlo v krystalech Pr:YSO

88 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 88 Jak se dá zastavit a opět vypustit světlo ???  Připomenutí: v hmotném prostředí se světlo pojí s polarisací, výsledné je spojení obou  EIT Možné stavy atomů |1  + P - světlo  |2  - hmotná excitace (stav |3  je virtuální a prostřednictvím C - fotonu oba koherentně propojí)

89 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 89 Jak se dá zastavit a opět vypustit světlo ???  Připomenutí: v hmotném prostředí se světlo pojí s polarisací, výsledné je spojení obou  EIT Možné stavy atomů |1  + P - světlo  |2  - hmotná excitace (stav |3  je virtuální a prostřednictvím C - fotonu oba koherentně propojí) RAMAN

90 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 90 Jak se dá zastavit a opět vypustit světlo ???  Připomenutí: v hmotném prostředí se světlo pojí s polarisací, výsledné je spojení obou  EIT Možné stavy atomů |1  + P - světlo  |2  - hmotná excitace (stav |3  je virtuální a prostřednictvím C - fotonu oba koherentně propojí)  P – světlo propojí koherentně všechny excit. |2  atomy... TEMNÝ POLARITON |2   1|... "spin", spinová koherence jako kolektivní excitace  v adiabatickém (pomalém) režimu P – světlo  spinová koherence RAMAN

91 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 91 Jak se dá zastavit a opět vypustit světlo ???  Výsledek teorie  Při vypínání C laseru zároveň grupová rychlost klesá k nule hmotná excitace tvoří 100% temného polaritonu  Zastavena je tedy koherentní excitace atomového podsystému.  Po opětném uvolnění se koherentně a vratně promění zpět na světlo

92 AKT III. BEC A ZPOMALENÉ SVĚTLO

93 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 93 Přímé pozorování zpomaleného a zastaveného pulsu... HAU zobrazení pomocí CCD2 zobrazení všech atomů |1  základní stav BEC: 2D Gaussovka č a s selektivní zobrazení atomů ve stavu |2 ... "spinová koherence"  puls venku dlouhý cca 2 km vtéká... hustota oblaku roste  po 5  s je celý uvnitř, stlačený na 25  m a zastaven  srpkovitý tvar: na krajích je hustota BEC menší, grupová rychlost tedy větší

94 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 94 Atomový laser... HAU 45° 4.2 cm/s

95 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 95 Atomový laser... HAU 45° 4.2 cm/s kondensát |2  -atomů tvarová změna... interference

96 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 96 Atomový laser... HAU 45° 4.2 cm/s kondensát |2  -atomů tvarová změna... interference RAMAN |1|1 |3|3 |2|2 |3|3 P C

97 ZÁVĚR: KAŽDÝ SI UDĚLEJ SÁM


Stáhnout ppt "ZPOMALENÉ A ZASTAVENÉ SVĚTLO A.Kalvová, FZÚ AV ČR, Praha a B. Velický, MFF UK a FZÚ AV ČR, Praha."

Podobné prezentace


Reklamy Google