Введение
1 Уравнения эволюции атомарного ансамбля в электромагнитных полях 16
1.1 Исходный гамильтониан атомарного ансамбля в электромагнитном поле 17
1.2 Самосогласованная система уравнений для атомарного ансамбля и поля 19
1.2.1 Закон сохранения заряда 20
1.2.2 "Одпофотонное" приближение 21
1.2.3 Уравнение на одночастинную матрицу плотности. Среднее поле 22
1.3 Используемые приближения. Замкнутое уравнение на одночастинную матрицу плотности 23
1.3.1 Уравнение эволюции па матрицу плотности атомарного ансамбля 25
1.4 Обобщенные оптические уравнения Блоха 27
1.4.1 Поляризованные состояния электромагнитного поля 28
1.4.2 Частично-поляризованные электромагнитные поля 29
1.4.3 Уравнения оптической накачки для неприводимых тензоров 30
1.5 Конфигурации монохроматического поля: структура полевых инвариантов 33
1.5.1 Инварианты монохроматического поля 33
1.5.2 Особенности полевых инвариантов 35
1.5.3 Полевые конфигурации светового поля размерности D > 1 38
1.6 Основные результаты 49
2 Мультипольные моменты атомов 50
2.1 Структура мультипольиых моментов неподвижных атомов: поляризованное световое поле 51
2.2 Структура мультипольиых моментов неподвижных атомов: частично-поляризованное поле 54
2.3 Линейные по скорости поправки к мультипольним моментам: поляризованное световое поле 57
2.3.1 Простейшие диполыгые переходы с JQ = 1/2
в неоднородно поляризованном световом поле 61
2.4 Структура мультипольиых моментов атомов в особых областях полевой конфигурации . 62
2.5 Временная динамика оптической накачки в слабых световых полях 64
2.5.1 Разложение по базису минимальных биполярных гармоник 65
2.5.2 Максимальное время выхода на стационарное распределение 67
2.5.3 Эволюция мультипольиых моментов при различных начальных условиях 71
2.5.4 Динамика спонтанного излучения 74
2.5.5 Учет столкновений 77
2.6 Основные результаты 77
3 Градиентное разложение в квазиклассической теории субдоплеровского охлаждения 80
3.1 Уравнение Фоккера-Плапка 81
3.2 Приближение медленных атомов 84
3.2.1 Структура кинетических коэффициентов 85
3.2.2 Свойства коэффициентов разложения 89
3.3 Светоиндуцированпая сила, действующая на неподвижный атом 91
3.3.1 Светоиндуцироваипая сила: переход j —» j с полуцелыми j 91
3.3.2 Общие свойства светоиндуцированпой силы 92
3.4 Спонтанная диффузия 96
3.5 Кинетические коэффициенты для простых дзшольиых переходов 97
3.5.1 Переход 0 —* 1: произвольные насыщения 97
3.5.2 Переходы с jo — 1/2: предел малых насыщений 100
3.6 Структура кинетических коэффициентов в особых областях полевой конфигурации 101
3.7 Физические механизмы охлаждения: произвольные нолевые конфигурации 102
3.7.1 Переходы с jo = 1/2 в пределе малых насыщений 103
3.7.2 Переход 0 -+ 1 106
3.7.3 Ориентационные механизмы охлаждения 107
3.8 Основные результаты 107
4 Кинетика атомарных пучков в световых полях с градиентами поляризации 109
4.1 Особенности кинетических коэффициентов 111
4.2 Временная кинетика атомарного ансамбля в световом поле 113
4.2.1 Траекторио-сосредоточеппые функции 113
4.2.2 Система Гамильтоиа-Эрепфеста 114
4.2.3 Траекторио-сосредоточештые решения уравнения Фоккера-Планка: пулевой порядок 115
4.2.4 Численное моделирование 117
4.3 Математическое моделирование кинетики ансамбля с помощью уравнения Лагакевена 119
4.4 Пошаговые алгоритмы интегрирования уравнения Лаижевепа: стационарный режим 120
4.4.1 Эталонная модель 123
4.5 2D диссипативные атомарные решетки 126
4.6 Численное моделирование в задачах атомной литографии 129
4.6.1 Роль квази-потепциала Ф: численное моделирование 130
4.7 Атомарные дипольные ловушки из неоднородно поляризованных лагерровских мод 134
4.7.1 Результаты численного моделирования 135
4.8 Эффект капалировапия атомарных пучков: стационарный режим 137
4.8.1 Кинетические коэффициенты: учет магнитного ноля 138
4.8.2 Физическая интерпретация кинетических коэффициентов 139
4.8.3 Стационарный режим каналировапия атомов 143
4.8.4 Степень охлаждения захваченных и пезахвачепных атомов 146
4.9 Эффект каналировапия атомарных пучков: временная динамика 150
4.9.1 Уравнение для функцию распределения атомов а энергетическом пространстве 151
4.9.2 Математические ожидания времен перехода из различных энергетических состояний 154
4.9.3 Численный анализ математических ожиданий времен перехода 157
4.10 Градиентная сила в условиях когерентного взаимодействия атомов с полем 159
4.10.1 Модель взаимодействия ридберговских атомов с СВЧ полем 159
4.10.2 Квазиэпергетичсские состояния атомов 162
4.10.3 Переходы Лапдау-Зепера в условиях двухфотопного резонанса 165
4.10.4 Градиентная сила в СВЧ поле 166
4.10.5 Кинетика ридберговских атомов в СВЧ поле 168
4.11 Основные результаты 171
5 Кинетика и спектроскопия газа в световых пучках с ограниченными поперечными размерами 173
5.1 Кинетика двухуровневого газа в ограниченном световом пучке 174
5.1.1 Теория возмущений 175
5.1.2 Существование стационарного режима. Пролетное время 175
5.1.3 Стационарный режим. Кинетика газа 177
5.2 Влияние силы светового давления па кинетику газа в широких световых пучках 181
5.2.1 Кинетические характеристики газа 182
5.2.2 Влияние силы светового давления па распространение световых пучков 184
5.2.3 Диффузионные поправки 186
5.3 Кинетика газа с вырожденными основным и возбужденным состояниями в узком световом пучке 187
5.3.1 Замкнутое кинетическое уравнение на функцию распределения в узких световых пучках 187
5.3.2 Диффузионная поправка от квадруполыюго момента спонтанного излучения 188
5.4 Влияние граничных эффектов на пространственное разделение атомов в газе по проекциям спина в поляризованном световом поле 191
5.4.1 Модель среды 191
5.4.2 Граничные условия 192
5.4.3 Эффективность намагничивания газа 193
5.5 Распространение света в оптически упорядоченном атомарном ансамбле 195
5.5.1 Тензор диэлектрической восприимчивости атомарного ансамбля, ориентированного в основном состоянии 197
5.5.2 Двойное лучепреломление в оптически упорядоченном газе 199
5.6 Дифракция пробного светового пучка па атомарных пучках, оптически ориентированных в основном состоянии 201
5.6.1 Формирование пространственных решеток мультипольиых моментов у атомарных пучков в световых полях 202
5.6.2 Брэгговское отражение пробной волны 204
5.7 Основные результаты 207
Заключение 209
