Helijev ultravijolični laserKrušič, Špela (Avtor) Žitnik, Matjaž (Mentor) kolektivni optični pojavi v kvantnih sistemihfluorescencaavtoionizacijalaserji na proste elektroneDelo obravnava samoojačanje ultravijolične svetlobe v plinastem mediju. Proces proži kratek in kolimiran sunek svetlobe laserja na proste elektrone, ki v helijevi tarči prenese del populacije iz osnovnega v izbrano dvojno vzbujeno stanje pod drugim pragom za ionizacijo. Taka atomska stanja pretežno razpadajo z avtoionizacijo, z majhno verjetnostjo pa tudi sevalno v enojno vzbujena stanja, pri čemer se izseva svetloba z valovno dolžino $\sim\!30\,$nm v daljnem ultravijoličnem območju. Pri velikem tlaku plina v tarči in intenziteti vpadne svetlobe je intenziteta spontanega sevanja v smeri potovanja črpalnega sunka svetlobe tako velika, da pride do stimulirane emisije, zaradi katere se intenziteta izsevane svetlobe eksponentno ojača. Nastali sunek svetlobe je koherenten in usmerjen vzdolž smeri črpalnega sunka svetlobe. Pojav obravnavamo z Maxwell-Blochovimi enačbami, ki opisujejo širjenje polj v tarči ter prostorski in časovni razvoj zasedenosti atomskih stanj in koherenc med njimi. Spontano emisijo v okviru klasičnih Maxwellovih enačb simuliramo s stohastičnim členom, ki ustvari naključne fluktuacije polarizacije atomov. Dodatno ionizacijo stanj z vpadnim in izsevanim poljem obravnavamo z zasedbenimi enačbami. Predstavljeni so rezultati za široko območje intenzitet vpadne svetlobe in tlaka v tarči, tako da lahko spremljamo razvoj črpalnega in izsevanega polja v režimu spontane emisije, eksponentnega ojačanja in nasičenja. Obravnava vključuje črpanje s koherentnimi sunki svetlobe, ki jih proizvajajo semenski laserji na proste elektrone, ter črpanje z delno koherentnimi sunki laserja na proste elektrone s spontanim proženjem. V pričujočem delu prvič prikažemo numerične rešitve polnega sistema Maxwell-Blochovih enačb za trinivojski sistem z dvema sevalnima poljema, kjer je dominantni razpadni kanal zgornjega stanja avtoionizacija. Vzorčni primer takih stanj v atomski fiziki so nekatera dvojno vzbujena stanja v heliju. Za obravnavo smo izbrali stanje $3a\,^1\!P\,^o$ z vzbuditveno energijo $63,6\,$eV, katerega življenjski čas je primerljiv s trajanjem svetlobnega sunka laserjev na proste elektrone v daljnem ultravijoličnem območju.20182018-09-07 07:45:01Magistrsko delo/naloga102693VisID: 89409COBISS_ID: 3234148sl