ЛАБОРАТОРИЯ
"ЛАЗЕРНИ СИСТЕМИ"

Договор ДНТС/Русия 01/5 от 23.06.2017г.

"НЕЛИНЕЙНА СПЕКТРОСКОПИЯ НА ПРОСТРАНСТВЕНО ОГРАНИЧЕНИ АЛКАЛНИ ПАРИ: МЕТОДОЛОГИЯ И ПРИЛОЖЕНИЯ"

Ръководители:  д-р Стефка Стефанова Карталева ИЕ-БАН,   проф. дн Тигран Арменакович Вартанян

Термичните пари на алкални атоми намират все по-голямо приложение в атомните часовници, еталоните за честота, оптичните магнитометри, квантовото сплитане и запис, тесноивично филтриране и др. За тези приложения, намаляването на размерите на оптичната кювета е от огромно значение. В предложения проект ние възнамеряваме да развием нови теоретични методи и експериментални подходи за изучаване на пространствено ограничени цезиеви пари, облъчени с тесноивична пренастройваема лазерна светлина. Ще бъдат проведени теоретични и експериментални изследвания на спектрите на флуоресценция, на преминала и отразена светлина от цезиеви атоми пространствено ограничени в Свръх Тънки оптични Кювети (СТК) с различна дължина: λ/2, λ , 1.5λ , 2λ , 3λ и 6λ . Тук λ = 852 nm е дължината на вълната на лазерната светлина в резонанс с линията на Cs. При такива силно пространствено ограничени атомни ансамбли се наблюдават серия от резонанси с ширина по-малка от Доплеровата, които са обект на интензивно изучаване. Конвенционалната теория на дисперсията,основана на реакцията на резонансното възбуждане на атоми в стационарно състояние, не успява да опише оптичните процеси в атомните пари при тези условия. Ще бъде развита консистентна теория, която ще отчита ударите атом-повърхност и промяната на поляризацията на атомите. Специално внимание ще бъде обърнато на теоретичното описание на динамиката на населеността и поляризацията с пълно отчитане на структурата на магнитните поднива на реалните атоми, което все още липсва в литературата. Теорията ще даде база за интерпретация на наблюдаваната периодична зависимост на спектрите на поглъщане и отражение на пространствено ограничените атомни слоеве от тяхната дебелина.

Теоретични и експериментални изследвания са планирани за спектрите на флуоресценция и поглъщане на Cs атоми затворени в тънки (700µm) оптични кювети, където времето между 2 удара на Cs атоми с прозорчетата на кювета е все още значително по-голямо от времето на живот на възбудените Cs атоми. В същото време, използването на такава оптична кювета позволява изучаването на резонанси с под-Доплерова ширина при много по-ниска атомна плътност, при което се намалява влиянието на ударите между алкалните атоми. По този начин, ролята на пространственото ограничаване на алкални атоми за формирането на резонанси с под-Доплерова ширина може да бъде задълбочено анализирана. Теоретичното описание на тези нелинейни резонанси ще се базира на пълното отчитане на селективното по скорости оптично напомпване на свръх-фините нива, както и на магнитните поднива на алкалните атоми. Особено внимание ще бъде отделено на преходните процеси в населеността на възбуденото ниво, които водят до нейната пространствена модулация с период регулиран от интензитета и честотата на напомпващия сноп. Оптичните процеси в кюветите с алкални пари с тези размери са от първостепенно значение за създаването на нови преносими уреди.

На базата на опита ни в атомната спектроскопия в микрометрични оптични кювети възнамеряваме да демонстрираме молекулярна спектроскопия с висока разделителна способност на пространствено ограничени молекули. Идеята е да се използва микрометрична тънка кювета с пари на Cs, в която има много малка концентрация на атоми на Rb. Такава смес нагрята до температури от около 300^оC ще съдържа цезиеви димери и цезиеви атоми, но само атоми на Rb. Спектърът на Rb ще бъде използван като еталон за акуратно определяне на честотните позиции на наблюдаваните спектрални линии на Cs₂ молекули. Формата и ширината на Cs₂ спектралните профили ще бъдат анализирани и сравнени с тези на Cs атоми наблюдавани в същата кювета.

Екип от България:

• Доктор Стефка Стефанова Карталева - Ръководител на колектива
  /Институт по електроника БАН/
• Доц. Д-р Санка Величкова Гатева-Костова - Член на колектива
  /Институт по електроника БАН/
• Доц. Д-р Христина Андреева Марковска - Член на колектива
  /Институт по електроника БАН/
• Гл. ас. Петко Александров Тодоров - Член на колектива
  /Институт по електроника БАН/
• Доктор Георги Цолов Тодоров - Член на колектива
  /Институт по електроника БАН/
• Физик Анна Стойчева Кръстева - Член на колектива
  /Институт по електроника БАН/
• Физик Николай Петров Петров - Член на колектива
  /Институт по електроника БАН/

Екип от държавата партньор:

• Prof.Dr.Sc Tigran Armenakovich Vartanyan - Ръководител на колектива
  /Университет ИТМО, Санкт Петербург, РФ/
• Dr. Nikita Leonov - Член на колектива
  /Университет ИТМО, Санкт Петербург, РФ/
• Dr. Vladimir Polischuk - Член на колектива
  /Университет ИТМО, Санкт Петербург, РФ/
• PhD student Pavel Petrov - Член на колектива
  /Университет ИТМО, Санкт Петербург, РФ/

Работата по проекта е намерила отражение в следните публикации:

Докладите на 10^-та Юбилейна конференция на БСФ 26-30.08.2018г. и 20 МКШКЕ 17-21.09.2018г.
подадени за публикуване в материалите на конференциите до 30.09.2018г.

---