Optikai pumpálás
Az optikai pumpálás egy olyan módszer, amely populációinverziót hoz létre egy anyagban a kvantuminverziós átmenet frekvenciájánál magasabb frekvenciájú elektromágneses sugárzásnak kitéve. Ez a módszer, amely lehetővé teszi az elektronok eltolását az atomokban az egyik mágneses alszintről a másikra, egy kvantumfénygenerátor - egy lézer - létrehozásának alapját képezte .
Elmélet
A módszert Alfred Kastler fedezte fel 1950-ben , amikor a megfelelő frekvenciájú fénysugár magasabb energiaszintre emeli az atomokat vagy molekulákat anélkül, hogy minden alszintet elfoglalna. Ebből az következik, hogy az atomok fordított átmenetei során az alapállapotba a fény különböző irányokban egyenetlenül terjed, és mindegyik irányban részben polarizálódik . Ha a megemelkedett atomokra ható elektromágneses tér rendelkezik a foglalt és a nem foglalt részszintek közötti átmenetek indukálásához szükséges fotonenergiával , és a kibocsátott fény megváltoztatja mind a polarizációt, mind a térbeli eloszlást, az ilyen változás azt jelzi, hogy a rádiófrekvencia rezonanciában van az energiakülönbséggel. Kastler optikai pumpálási módszere a megemelkedett atomi állapotok alszintjeinek pontos meghatározásának eszközévé vált.
Úgy gondolják, hogy az optikai szivattyúzás során az atom a szintre orientálódik, de ennek a folyamatnak a ciklikus jellegéből adódóan a megkötött elektron valójában ismétlődő gerjesztésen és bomláson megy keresztül a felső és az alsó állapot alszintjei között. A lézer polarizációja és pumpálási frekvenciája határozza meg, hogy a lézer mely részszintekre irányul.
Jegyzetek
A gyakorlatban előfordulhat, hogy teljesen koherens optikai pumpálás nem következik be az átmeneti vonalszélesség teljesítményének növekedése és a nemkívánatos hatások, például a hiperfinom szerkezet befogása és a sugárzás befogása miatt. Következésképpen egy atom orientációja általánosabb esetben függ a lézer frekvenciájától, intenzitásától, polarizációjától, spektrális sávszélességétől, a vonalszélességtől és az elnyelő átmenet átalakulási valószínűségétől.