1 / 97

ZPOMALEN É A ZASTA VENÉ SVĚTLO

ZPOMALEN É A ZASTA VENÉ SVĚTLO. 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. 1999. historicky první, ale naprosto typický výsledek experimentu.

kat
Download Presentation

ZPOMALEN É A ZASTA VENÉ SVĚTLO

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

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

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

  3. 1999 historicky první,alenaprosto typickývýsledek experimentu Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  4. 1999 sodíková D-čára Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  5. 1999 obálka pulsu na vstupu sodíková D-čára Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  6. 1999 obálka pulsu na vstupu obálka pulsu na výstupu 7.05 s sodíková D-čára Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  7. 1999 obálka pulsu na vstupu obálka pulsu na výstupu sodíková D-čára Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  8. 1999 BEC ??? obálka pulsu na vstupu obálka pulsu na výstupu sodíková D-čára Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  9. Vývoj 1999 – 2004 atomová pára T 0 zpomalení Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  10. Vývoj 1999 – 2004 atomová pára T 0 zpomalení atomová pára T R.T. zpomalení Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  11. Vývoj 1999 – 2004 atomová pára T 0 zpomalení atomová pára T R.T. zpomalení zastavení zastavení Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  12. Vývoj 1999 – 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 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  13. Vývoj 1999 – 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 ??? Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  14. Vývoj 1999 – 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 ??? 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 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 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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

  23. 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  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 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 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 posunutí vakuapolní komponenta okrajové podmínky induk. polarisacehmotná komponenta 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 posunutí vakuapolní komponenta okrajové podmínky induk. polarisacehmotná komponenta 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 posunutí vakuapolní komponenta okrajové podmínky induk. polarisacehmotná komponenta t 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 posunutí vakuapolní komponenta okrajové podmínky induk. polarisacehmotná komponenta 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 posunutí vakuapolní komponenta okrajové podmínky induk. polarisacehmotná komponenta Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  31. 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 vakuapolní komponenta okrajové podmínky induk. polarisacehmotná komponenta FYSIKA Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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

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

  34. Materiálový vztah a komplexní index lomu N • materiálový vztah • dosadíme zkusmo rovinnou vlnu, • Vektor polarisacePje pak rovněž tvaru rovinné vlny, • komplexní susceptibilita Fourierova transformace funkce odezvy • Maxw. r.  podmínka řešitelnosti komplexní index lomu komplexní permitivita Maxwellův vztah 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 dvě jedna reálná funkce 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“ 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 =  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() maximum minimum vzestup pokles • n() pokles vzestup maximum minimum Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

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

  40. 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 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  41. 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 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  42. 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 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  43. 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 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  44. 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 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  45. 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 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  46. 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 Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

  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 reálnépodmínky pro zpomalení a zastavení světla

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

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

  50. 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) Plzeň CTS 2005 FZÚ AV ČR

More Related