Оптическая накачка — это процесс, в котором свет используется для подъема (или «перекачки») электронов с более низкого энергетического уровня в атоме или молекуле на более высокий. Его обычно используют в лазеростроении для накачки активной лазерной среды с целью достижения инверсной населенности . Метод был разработан лауреатом Нобелевской премии 1966 года Альфредом Кастлером в начале 1950-х годов. [2]
Оптическая накачка также используется для циклической перекачки электронов, связанных внутри атома или молекулы, в четко определенное квантовое состояние . Для простейшего случая когерентной двухуровневой оптической накачки атомов, содержащих один электрон на внешней оболочке , это означает, что электрон когерентно накачивается на один сверхтонкий подуровень (обозначенный ), который определяется поляризацией лазера накачки . наряду с квантовыми правилами отбора . Говорят, что при оптической накачке атом ориентируется на определенном подуровне, однако из-за циклического характера оптической накачки связанный электрон фактически будет подвергаться многократному возбуждению и распаду между верхним и нижним подуровнями состояний. Частота и поляризация лазера накачки определяют подуровень, на котором ориентирован атом.
На практике полностью когерентная оптическая накачка может не произойти из-за энергетического уширения ширины линии перехода и нежелательных эффектов, таких как захват сверхтонкой структуры и захват излучения . Следовательно, ориентация атома в более общем плане зависит от частоты, интенсивности, поляризации и спектральной полосы лазера, а также от ширины линии и вероятности поглощающего перехода. [3]
Эксперимент по оптической накачке обычно проводится в лабораториях бакалавриата по физике, в нем используются газообразные изотопы рубидия и демонстрируется способность электромагнитного излучения радиочастоты (МГц) эффективно накачивать и откачивать эти изотопы .
