شکل ۲-۱. پمپاژ فرانک کاندون و پمپاژ گسیلی برانگیخته
طرح جفت کننده گونه مرتبط با فر آیند رامان ، اساساً یک زنجیره برانگیخته سه حالتی است. به صورت مفهومی ساده ترین طرح برای گذار جمعیت در طول یک زنجیره، استفاده از برانگیختگی تشدیدی مساوی با فرکانس های رابی است که سهم یکسانی از وابستگی زمانی دارند. این طرح برای یک سیستم سه حالتی، می تواند نوسانات رابی را ایجاد کند که متناوباً تمام جمعیت را در حالت قرار خواهد داد. شکل (۲-۲) جریان جمعیت را برای یک چنین موقعیتی نشان می دهد.
شکل ۲-۲ . جریان جمعیت برای سه حالت ساده اتمی با فرکانس های
چنین طرح هایی برای برانگیختگی پالسی امکان پذیر هستند اما شرایط مطلوب در این طرح ها آن است که تمام فرکانس های رابی بایستی با یکدیگر با مقادیر نسبی کنترل شده ای بالا و پایین شوند. به عبارتی بهترین و مطلوب ترین نتیجه زمانی اتفاق می افتد که تمام فرکانس های رابی برابر باشند. در این تکنیک همچنین قرار گرفتن آنی جمعیت در حالت برانگیخته اثری نامطلوب است. به عبارتی در تکنیک یاد شده جمعیت گذاری به حالت برانگیخته دارد.
به یاد داشته باشید که اگرچه برانگیختگی با فرکانس های رابی مساوی و همزمان می تواند انتقال جمعیت کاملی را ایجاد کند، اما نمی تواند یک برهم نهی شامل حالت را ایجاد کند.
ممکن است انتظار داشته باشید که یک روش مؤثر و مطمئن برای انتقال جمعیت بین حالت و حالت با قرار دادن جمعیت، ابتدا در حالت میانی و سپس انتقال آن به حالت باشد. این توالی پالسی مستقیم ،اتم را ابتدا به میدان پمپی و سپس به میدان استوکس تحمیل می کند. در مرحله اول میدان پمپ گذار کاملی به حالت برانگیخته را القا می کند. در مرحله دوم ، میدان استوکس جمعیت حالت برانگیخته را به حالت نهایی انتقال می دهد.
وقتی چنین معادلاتی اعمال می شوند، در هر مرحله فقط یک قسمت از جمعیت می تواند انتقال یابد. ( حداکثر یک نیمه ) چرا که جمعیت ها تحت تأ ثیر برانگیختگی به تعادل می رسند. گذار پالسی متوالی از طریق برانگیختگی همدوس، یک مشکل عمده دارد: پالس ها باید تمام جمعیت را در یک حالت میانی قرار دهند که از این حالت گسیل خود به خودی می تواند اتفاق افتد. بنابراین فقدان جمعیت نامطلوب رخ می دهد. به طور واضح برانگیختگی همدوس یک رویه ای را فراهم می کند که در آن (تقریباً ) هیچ جمعیتی در حالت قرار نمی گیرد به عبارتی جمعیتی به حالت میانی انتقال نمی یابد. با این وجود ، ( تقریباً ) تمام انتقال جمعیت می تواند صورت بگیرد.
۲-۲ گذار بی درروی تحریکی رامان استیرپ
رویه ای که نه به انتقال جمعیت به حالت نیاز دارد و نه نیازمند زاویه های رابی به دقت کنترل شده ای است، از طریق یک توالی پالسی دوراز انتظار پیش می رود که در آن پالس لیزری استوکس از پالس پمپ پیشی می گیرد. یعنی پالس لیزری استوکس قبل از پالس پمپ اعمال می شود. این رویه را اکنون تحت عنوان گذار بی درروی تحریکی رامان می شناسند.
۲-۲ -۱ توضیح استیرپ
دینامیک استیرپ را می توان به عنوان یک فرایند سه مرحله ای با بازه های زمانی نشان داده شده در شکل۲-۳، فهمید.
دینامیک این گذار را اولین بار برگمن توضیح داد. در این فرایند سه مرحله ای که به صورت زیر شرح داده شده می شود. ابتدا پالس لیزری استوکس قبل از پالس پمپ جهت برانگیختگی گذار های اتمی اعمال می شود.
۱ . در طول مرحله اول، میدان قوی جهت ایجاد یک تغییر دینامیکی استارک، به طوری که میدان ضعیف، هیچ اثری نداشته باشد عمل می کند.
-
- وقتی میدان (پمپی ) قوی تر می شود و میدان ضعیف تر، تغییر و تحول توسط گذار بی دررو انجام می گیرد.
-
- در مرحله نهایی، میدان قوی برای ایجاد یک تغییر دینامیکی استارک به طوری که میدان ضعیف هیچ اثری نداشته باشد عمل می کند.
Time
Pulse
Eigenvalues
Population
شکل۲-۳ فرایند استیرپ. نمودار بالایی : توالی پالس و که در آن پالس مقدم بوده
اما با پالس هم پوشانی دارد.
نموداردوم : ویژه مقادیر بی دررو بر حسب زمان.
نمودار پایینی : نمودار جمعیت بر حسب زمان است.
۲-۳ حالت تاریک و استیرپ
در طول مرحله میانی دینامیک استیرپ ، تحول زمانی، به بهترین نحو با بهره گرفتن از سه حالت بی درروی هامیلتونی رامان توصیف می شود. وقتی انحراف دو فوتونی از بین رفته و فرکانس های رابی حقیقی هستند، این ویژه حالت ها را می توان به صورت
( ۲-۱)
(۲-۲)
انتخاب کرد. در روابط فوق ویژه مقادیر متناظر با ویژه حالت های روشن و تاریک سیستم هستند.
در اینجا زاویه آمیختگی است که توسط معادله
(۲-۳)
تعریف می شود و فاز ها همان فاز های میدان های اعمالی هستند.
(۲-۴)
در حالت کلی تنظیم امکان پذیر است زیرا فاز های مطلق غیر قابل کنترل هستند. تنها در صورتی اختلاف فازی قابل کنترل است که هر دو پالس از یک میدان لیزری به دست آیند.( به عبارتی حالت های و تبهگن باشند ). نکته جالب توجه آنکه حالت بی درروی ویژه مقدار صفر هیچ مؤلفه ای از حالت برانگیخته ندارد. بنابراین این حالت نمی تواند تابشی باشد، این حالت را حالت تاریک نامند. ساختار آن ( براساس مختصات چرخشی ) به صورت
