Электромагнитно-индуцированная решетка

Электромагнитно-индуцированная решетка (ЭИГ) — это явление оптической интерференции , при котором интерференционная картина используется для создания динамической пространственной дифракционной решетки в веществе. EIG динамически создаются путем интерференции света на оптически резонансных материалах и основаны на инверсии населенности и/или свойствах оптической когерентности материала. Впервые они были продемонстрированы на решетках населенности атомов. ^[1] ЭИГ можно использовать в целях атомно-молекулярной велосиметрии, ^[2] для исследования оптических свойств материала, таких как когерентность и время жизни населенности, ^[3] а также переключения и маршрутизации света. ^{[4] [5]} Связанными, но разными эффектами являются термически индуцированные решетки и фотолитографические решетки.

Условия записи, считывания и фазового синхронизма для дифракции ЭИГ

Рисунок 1 : Запись и чтение EIG

На рисунке 1 показана возможная конфигурация луча для записи и чтения EIG. Период решетки контролируется углом . Частота записи и чтения не обязательно одинакова. E _B называется «обратным» лучом считывания, а E _R представляет собой сигнал, полученный путем дифракции на решетке. ${\displaystyle \theta }$

Условия синхронизма ЭИГ в приближении плоских волн задаются простым геометрическим соотношением:

${\displaystyle \sin \beta =n{\Bigl (}{\frac {\omega _{1}}{\omega _{2}}}{\Bigr )}\sin(\theta /2)}$,

где углы даны согласно рис. 2, а – частоты пишущего (W, W') и считывающего луча (R) соответственно, n – эффективный показатель преломления среды. ${\displaystyle \omega _{1}}$ ${\displaystyle \omega _{2}}$

Рисунок 2 : Условия фазового синхронизма для дифракции EIG

Виды ЭИГ

Рисунок 3 : Разница между «решеткой материи» и «решеткой населения». Смайлики :-(  и :-) обозначают основные и оптически возбужденные атомы соответственно.

Решетки материи

Пишущие лазеры образуют решетку за счет модуляции плотности вещества или за счет локализации вещества (захвата) в областях максимумов (или минимумов) записывающих интерференционных полей. Примером может служить тепловая решетка. Решетки материи имеют медленную динамику (миллисекунды) по сравнению с решетками населенности и фазы (потенциально наносекунды и быстрее).

Решетки населения

Пишущие лазеры резонансны оптическим переходам в веществе, а решетка формируется за счет оптической накачки (см. рис. 3). Этот тип решетки можно легко настроить для получения дифракции нескольких порядков. ^[6]

Когерентные решетки

Решетка, в которой пишущие лазеры образуют когерентный узор материи. Примером может служить образец электромагнитно-индуцированной прозрачности .

Приложения

Обычно для построения ЭИГ используются два лазера, расположенных под углом. ЭИГ используется для дифракции третьего лазера, для мониторинга поведения подложки, на которой был записан ЭИГ, или в качестве переключателя для одного из лазеров, участвующих в процессе.

Смотрите также

• Атомная когерентность
• Электромагнитно-индуцированная прозрачность
• Закон Брэгга
• Оптическая решетка
• Горение спектральной дыры
• Эффект Керра
• Стимулированная рамановская спектроскопия

Рекомендации

1. Мицунага, Масахару; Имото, Нобуюки (1 июня 1999 г.). «Наблюдение электромагнитно-индуцированной решетки в холодных атомах натрия». Физический обзор А. 59 (6). Американское физическое общество (APS): 4773–4776. Бибкод : 1999PhRvA..59.4773M. doi :10.1103/physreva.59.4773. ISSN  1050-2947.
2. Табоса, Дж (1999). «Переходная дифракция Брэгга на решетке перенесенной населенности: применение для измерения скорости холодных атомов». Оптические коммуникации . 165 (1–3): 59–64. Бибкод : 1999OptCo.165...59T. дои : 10.1016/S0030-4018(99)00228-X.
3. Кардозо, GC; и другие. (2002). «Электромагнитно-индуцированные решетки в вырожденной открытой двухуровневой системе». Физический обзор А. 65 (3): 033803. Бибкод : 2002PhRvA..65c3803C. doi : 10.1103/PhysRevA.65.033803..
4. Браун, Энди В.; Сяо, Мин (1 апреля 2005 г.). «Полностью оптическая коммутация и маршрутизация на основе решетки электромагнитно-индуцированного поглощения». Оптические письма . 30 (7). Оптическое общество: 699–701. Бибкод : 2005OptL...30..699B. дои : 10.1364/ол.30.000699. ISSN  0146-9592. ПМИД  15832910.
5. Су, ХМ; Хэм, бакалавр наук (31 января 2005 г.). «Динамический контроль фотонной запрещенной зоны с использованием квантовой когерентности». Физический обзор А. 71 (1). Американское физическое общество (APS): 013821. Бибкод : 2005PhRvA..71a3821S. doi : 10.1103/physreva.71.013821. ISSN  1050-2947.
6. Кардозо, GC; Табоса, JWR (2002). «Насыщенные формы линий и восприимчивость высоких порядков холодных атомов цезия, наблюдаемые через перенесенную решетку заселенности». Оптические коммуникации . 210 (3–6). Эльзевир Б.В.: 271–276. Бибкод : 2002OptCo.210..271C. дои : 10.1016/s0030-4018(02)01820-5. ISSN  0030-4018.

• Уильямс, Скип; Заре, Ричард Н.; Ран, Ларри А.; Пол, Филипп Х.; Форсман, Джон В. (1 ноября 1994 г.). «Лазерно-индуцированные тепловые решетчатые эффекты в пламени». Оптические письма . 19 (21). Оптическое общество: 1681–1683 гг. Бибкод : 1994OptL...19.1681W. дои : 10.1364/ол.19.001681. ISSN  0146-9592. ПМИД  19855620.