Hannover 2003 – wissenschaftliches Programm

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PV: Plenarvorträge

PV XII

PV XII: Plenarvortrag

Mittwoch, 26. März 2003, 17:00–17:30, Audimax

Stimulierte Raman-Streuung mit adiabatischer Passage: Neue Möglichkeiten bei der Manipulation von Atomen und Molekülen durch Laserstrahlung — •Klaas Bergmann — Fachbereich Physik der Universität, 67663 Kaiserslautern — Träger des Robert-Wichard-Pohl-Preises

Die seit etwa 1990 entwickelte Technik der stimulierten Raman-Streuung mit adiabatischer Passage (STIRAP) [1,2] erlaubt vollständigen Transfer der Besetzung eines Quantenzustandes QZ1 in einen anderen Quantenzustand QZ3 oder eine kohärente Überlagerung von Zuständen. Wesentliches Element dieses Prozesses ist eine resonante oder nahezu resonante Kopplung der langlebigen QZ1 und QZ3 jeweils durch einen 1-Photonen-Prozess an einen Zwischenzustand QZ2. Letzterer Zustand hat in der Regel eine Lebensdauer τ der Größenordnung 10 ns und kann in eine Vielzahl von Niveaus zerfallen. Wenn jedoch die Frequenz der Photonen der beiden Laser die 2-Photonen-Resonanz für den Übergang von QZ1 nach QZ3 erfüllt, und wenn die Laser zeitlich in geeigneter Weise verzögert auf das Atom oder Molekül einwirken, ist vollständiger Besetzungstransfer von QZ1 nach QZ3 möglich, auch wenn die beiden Strahlungsfelder in Resonanz mit dem Übergang nach QZ2 sind. Der Verlust durch Emission aus QZ2 in andere Niveaus wird unterbunden; auch dann, wenn die Wechselwirkungsdauer wesentlich länger als τ ist. Die Physik, welche diesem erstaunlichen Phänomen zugrunde liegt, sowie der enge Zusammenhang mit den sog. Dunkelresonanzen und dem Prozess der elektromagnetisch induzierten Transparenz, soll ebenso erläutert werden, wie die vielfältigen inzwischen realisierten Varianten von STIRAP und deren Anwendung in der Streuphysik, der Atom- und Quantenoptik sowie der Festkörperphysik.

[1] U. Gaubatz, P. Rudecki, S. Schiemann, and K. Bergmann, "Population Transfer Between Molecular Vibrational Levels by Stimulated Raman Scattering with Partially Overlapping Laser: A New Concept and Experimental Results" J. Chem. Phys. 92, 5363-5376 (1990)

[2] N.V. Vitanov, M. Fleischhauer, B.W. Shore, and K. Bergmann, "Coherent Manipulation of Atoms and Molecules by Sequential Pulses" in: Advances of Atomic, Molecular, and Optical Physics, 46, 55 - 190 (2001) (eds. B.Bederson, H.Walther, Academic Press)