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

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

historicky první, ale naprosto typický výsledek experimentu 1999 historicky první, ale naprosto typický výsledek experimentu 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

1999 sodíková D-čára 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

1999 obálka pulsu na vstupu sodíková D-čára Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

obálka pulsu na výstupu 1999 obálka pulsu na vstupu obálka pulsu na výstupu 7.05 s sodíková D-čára 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

obálka pulsu na výstupu 1999 obálka pulsu na vstupu obálka pulsu na výstupu sodíková D-čára 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

obálka pulsu na výstupu 1999 BEC ??? obálka pulsu na vstupu obálka pulsu na výstupu sodíková D-čára 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Vývoj 1999 – 2004 atomová pára T 0 zpomalení 1999 2000 2001 2002 2003 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Vývoj 1999 – 2004 atomová pára T 0 zpomalení atomová pára T R.T. 2000 2001 2002 2003 2004 atomová pára T 0 zpomalení atomová pára T R.T. zpomalení 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Vývoj 1999 – 2004 atomová pára T 0 zpomalení atomová pára T R.T. 2000 2001 2002 2003 2004 atomová pára T 0 zpomalení atomová pára T R.T. zpomalení zastavení zastavení 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Vývoj 1999 – 2004 atomová pára T 0 zpomalení atomová pára T R.T. 2000 2001 2002 2003 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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

nové principy (makro-skopické Vývoj 1999 – 2004 1999 2000 2001 2002 2003 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 ??? 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

nové principy (makro-skopické Vývoj 1999 – 2004 1999 2000 2001 2002 2003 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 ??? 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 v experimentální oblasti v teoretické oblasti laserová spektroskopie vysokého rozlišení kvantová optika volba, příprava a ovládání atomárních systémů atomová fysika 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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

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

Šíření vlnových pulsů v dispergujícím prostředí rovinná monochromatická vlna fázová rychlost vlny o frekvenci  index lomu (Moivre ). f á z e 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Šíření vlnových pulsů v dispergujícím prostředí rovinná monochromatická vlna fázová rychlost vlny o frekvenci  index lomu (Moivre ). bezdispersní prostředí f á z e 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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                      ?????? 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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  02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 vakua polní komponenta okrajové podmínky induk. polarisace hmotná komponenta 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 vakua polní komponenta okrajové podmínky induk. polarisace hmotná komponenta 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 vakua polní komponenta okrajové podmínky induk. polarisace hmotná komponenta t 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 vakua polní komponenta okrajové podmínky induk. polarisace hmotná komponenta 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 vakua polní komponenta okrajové podmínky induk. polarisace hmotná komponenta 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 vakua polní komponenta okrajové podmínky induk. polarisace hmotná komponenta FYSIKA 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Materiálový vztah a komplexní index lomu N 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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Materiálový vztah a komplexní index lomu N 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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Materiálový vztah a komplexní index lomu N 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 Maxwellův vztah 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 reálná funkce jedna 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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“                                                    02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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  =  02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

K-K relace a lokální struktura n a k : výchozí model Dvě Lorentzovy linie Výchozí model:  = 5, p = .9 ,  = 0,5 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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

Optická odezva dvouhladinového atomu   P 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Optická odezva dvouhladinového atomu   P základní stav (obsazený) excitovaný stav (prázdný, konečná doba života) 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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) 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Optická odezva dvouhladinového atomu kvantová Lorentzova resonance atomová susceptibilita:   P rozladění resonanční frekvence P ... "probe", měřicí sonda proměnná frekvence P- laseru oscilátorová mohutnost šířka optické linie základní stav (obsazený) excitovaný stav (prázdný, konečná doba života) Bohrova resonanční podmínka 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 Indukovaná Transparence C   P P C 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Optická odezva tříhladinového atomu: EIT Elektromagneticky Indukovaná Transparence C-laser naladěný přesně na intensivní Rabiho frekvence kvantové provázání prázdných stavů 2,3 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   P C P = - P 0 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Optická odezva tříhladinového atomu: EIT Elektromagneticky Indukovaná Transparence atomová susceptibilita (lineární) pro P svazek v přítomnosti C svazku C   P = - P 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Optická odezva tříhladinového atomu: EIT Elektromagneticky Indukovaná Transparence atomová susceptibilita (lineární) pro P svazek v přítomnosti C svazku C   P = - P návrat k dvouhladině 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Optická odezva tříhladinového atomu: EIT Elektromagneticky Indukovaná Transparence atomová susceptibilita (lineární) pro P svazek v přítomnosti C svazku C   P = - P 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

čtyři výchozí práce 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Pomalé světlo ve studených parách sodíku 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Pomalé světlo v horkých parách rubidia Fysikální problém: tepelný pohyb atomů Dopplerův jev Posun frekvencí při nízkých teplotách tento problém nevzniká 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Zpomalené světlo v krystalech Pr:YSO hyperjemná rozštěpení řádu MHz při optických frekvencích řádu 1015 Hz problém: nehomogenní šířka řádu GHz 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Zpomalené světlo v krystalech Pr:YSO hyperjemná rozštěpení řádu MHz při optických frekvencích řádu 1015 Hz problém: nehomogenní šířka řádu GHz 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Zpomalené světlo v krystalech Pr:YSO SPECTRAL HOLE BURNING 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Zpomalené světlo v krystalech Pr:YSO výsledky srovnatelné se zředěnými atomovými parami 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Zpomalené světlo v rubínu rubín – Cr:Al2O3 při pokojové teplotě koherentní oscilace obsazení jednoduché zařízení 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Zpomalené světlo v rubínu výsledky srovnatelné se zředěnými atomovými parami jsou však dosud ve vývoji 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

AKT II. ZASTAVENÉ SVĚTLO

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Jak se dá zastavit světlo ??? disperse extinkce frekvence  intensita C-laseru 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Jak se dá zastavit světlo ??? disperse extinkce frekvence  intensita C-laseru 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Jak se dá zastavit světlo ??? disperse extinkce frekvence  intensita C-laseru # necháme puls celý vstoupit do látky # vypínáním C-laseru snižujeme grupovou rychlost až k nule # co se však stane po opětovném zapnutí ??? 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

2001 Harvard opět první 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Zastavené světlo v chladných parách sodíku 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Zastavené světlo v chladných parách sodíku C laser IN OUT 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

tři publikované práce 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

tři publikované práce 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Zastavené světlo v horkých parách rubidia 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Zastavené světlo v horkých parách rubidia INTERFERMETRICKY PROKÁZANÁ KOHERENCE 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Zastavené světlo v krystalech Pr:YSO 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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) 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

AKT III. BEC A ZPOMALENÉ SVĚTLO

Přímé pozorování zpomaleného a zastaveného pulsu zobrazení pomocí CCD2 zobrazení všech atomů |1 základní stav BEC: 2D Gaussovka 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 č a s ... HAU 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Atomový laser ... HAU 4.2 cm/s 45° 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Atomový laser ... HAU 4.2 cm/s 45° kondensát |2 -atomů tvarová změna ... interference 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

Atomový laser ... HAU RAMAN P 4.2 cm/s |1 |3 45° C |3 |2 kondensát |2 -atomů tvarová změna ... interference 02.05.2005 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

ZÁVĚR: KAŽDÝ SI UDĚLEJ SÁM