Low Temperature Physics: 36, 671 (2010); https://doi.org/10.1063/1.3490659 (6 pages)
Физика Низких Температур: Том 36, Выпуск 8-9 (Август 2010), c. 846-854    ( к оглавлению , назад )

О возможности использования бозе-эйнштейновского конденсата для фильтрации электромагнитных сигналов оптического диапазона

Ю.В. Слюсаренко, А.Г. Сотников

Институт теоретической физики им. А.И. Ахиезера, ННЦ ХФТИ НАН Украины ул. Академическая, 1, г. Харьков, 61108, Украина
E-mail: slusarenko@kipt.kharkov.ua

Статья поступила в редакцию 18 ноября 2009 г., после переработки 4 февраля 2010 г.

Аннотация

Исследована возможность использования явления сильного замедления света в бозе-эйнштейновском конденсате атомов щелочных металлов для улучшения спектральных характеристик оптических сигналов. Основанием для постановки такой задачи является резонансный характер существенного замедления электромагнитного импульса в изучаемой системе. Иными словами, наиболее сильно замедляется сигнал, частотные характеристики которого близки к интервалам между уровнями энергетического спектра атомов щелочных металлов, находящихся в состоянии бозе-конденсата. Описание явления фильтрации электромагнитного сигнала строится в рамках микроскопической теории отклика газа водородоподобных атомов на внешнее электромагнитное поле слабой интенсивности. Принципиальная возможность фильтрации сигнала показана на примере прохождения электромагнитного импульса с нормальным (гауссовым) распределением спектральной плотности интенсивности через разреженный газ атомов щелочных металлов, находящийся в состоянии бозе-эйнштейновского конденсата. Подробно изучен случай, базирующийся на использовании уровней зеемановского расщепления сверхтонкой структуры атомов натрия во внешнем однородном постоянном магнитном поле и выборе соответствующей заселенности зеемановских подуровней основного состояния этих атомов. Определены условия, в которых при прохождении через конденсат оптического сигнала можно выделять в нем компоненты строго определенных частот с остатками помех незначительной интенсивности. Показано также, что если полученный в результате такой фильтрации сигнал повторно пропустить через бозе-конденсат, уже при другой напряженности подмагничивающего поля, оптический сигнал можно практически полностью очистить от шумов.

PACS: 05.30.–d Квантовая статистическая механика;
PACS: 03.75.Hh Статистические, термодинамические и структурные свойства конденсатов;
PACS: 42.25.Bs Распространение, прохождение и поглощение волн.

Ключевые слова: атомы щелочных металлов, бозе-эйнштейновский конденсат, электромагнитные волны, оптический диапазон, функции Грина, групповая скорость сигнала, замедление импульсов, фильтрация сигналов.