Влияние свободного движения атомов на эффекты, зависящие от плотности атомов, в нелинейной лазерной спектроскопии резонансных газовых сред
В. И. Юдинa,b,c 1), А. В. Тайченачевa,b, М. Ю. Басалаевa,b,c, О. Н. Прудниковa,b, В. Г. Пальчиковd,e, Т. Занон-Виллеттf 2), С. Н. Багаевa,b
aНовосибирский государственный университет, 630090 Новосибирск, Россия
bИнститут лазерной физики Сибирского отделения РАН, 630090 Новосибирск, Россия
cНовосибирский государственный технический университет, 630073 Новосибирск, Россия
dВсероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений,
141570 Менделеево, Россия
eНациональный исследовательский ядерный университет "МИФИ", 115409 Москва, Россия
fSorbonne Université, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, LERMA, F-75005 Paris, France
Abstract
Мы развиваем нелинейную по полю теорию распространения
монохроматической световой волны в газе двухуровневых атомов в условии
неоднородного доплеровского уширения линии, рассматривая при этом
самосогласованное решение уравнений Максвелла-Блоха в приближении
среднего поля и одно-атомной матрицы плотности. Показано, что при таком
подходе возникает существенная деформация доплеровского резонансного
контура (сдвиг, асимметрия), которая зависит от плотности атомов. Данный
эффект является следствием только свободного движения атомов в газе и не
связан с межатомным взаимодействием. При этом частотный сдвиг линейного
по полю вклада в сигнале пропускания более чем на порядок превышает сдвиг
из-за межатомного диполь-дипольного взаимодействия, а первая нелинейная
поправка испытывает еще более сильную деформацию, которая превышает
влияние межатомного взаимодействия на три порядка. Обнаруженные эффекты,
обусловленные свободным движением атомов, требуют значительного
пересмотра существующей картины спектроскопических эффектов, зависящих от
плотности атомов в газе.