Лекция 5

Download Report

Transcript Лекция 5

Класически аналози на СТИРАП
Уравнение на въртящият момент
уравнение на Шрьодингер за резонансна  система
сменяме променливите
 p (t )
0   c1 (t ) 
 c1 (t )   0
d 
i
c2 (t )    p (t )
0
 s (t )  c2 (t ) 
 


dt 
c3 (t )   0
s (t )
0  c3 (t ) 
c1 (t )  w(t ),
c2 (t )  iv(t ),
c3 (t )  u (t )
уравнение на Шрьодингер преминава в уравнение на Блох
 s (t )
0  u (t ) 
u (t )   0
d 
    (t )
 v(t ) 
v
(
t
)
0

(
t
)
P
  s


dt 
 w(t )   0
 P (t )
0   w(t ) 
Което може да бъде записано като следното векторно уравнение
d
V (t )  X(t )  V (t )
dt
u (t ) 
V (t )  v(t ) 


 w(t ) 
 P (t ) 
X(t )   0 


  S (t ) 
J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 42, 055504 (2009)
Движение на класическа заредена частица
Силата на Лоренц за заредена частица
F  qV  B  qE
Движение на класическа заредена частица
Силата на Лоренц за заредена частица
F  qV  B  qE
При липса на електрично поле Е уравнението на Нютон е уравнение на
въртящият момент
m
d
V   qB  V
dt
Магнитното поле и скоростта на движение в x, z равнината са
 v X (t ) 
V (t )   vY (t ) 


 vZ (t ) 
 BX 
q 
B
0
m 
 BZ 
J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 42, 055504 (2009)
Тъмно състояние за скоростта
Тъмното състояние за
скоростта е
V0 (t ) 
BX (t )vX (t )  BZ (t )vZ (t )
B (t )  B (t )
2
X
2
Z
Контра интуитивната наредба е
V()  0 0 v 
T
BZ (t ) изпреварва BX (t )
V ()   v 0 0 
T
За контра интуитивната наредба имаме, че Лоренцовата сила в началото е нула
F  qV  B
0
V()  0
 
v 
F     0
0

q

B()  0

m
 BZ () 
J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 42, 055504 (2009)
Пространствено-геометрична реализацията на Лоренцовият СТИРАП
Лоренцовата сила е:
F  qV  B  qE
V0
q,m
От уравненията на Максуел имаме:
B
   E
t
J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 42, 055504 (2009)
Интуитивна подредба на импулсите
В началото когато имаме само BX (t ) поле, частицата прецесира в
равнината y,z (Ларманова прецесия с радиус rL  mv / qB0 ) :
Интуитивна наредба
V()  0 0 v 
T
когато B-полето се промени от x към z
направлението, прецесията на частицата се
сменя в xy-равнината
BX (t ) изпреварва BZ (t )
Крайната скорост на частицата е
V()  v cos  A / 2  sin
2
2
 A / 2
0 
T
Където A е площта на “импулса”

A

BZ2  t   BX2  t dt

J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 42, 055504 (2009)
Крайната скорост по компоненти v X  t  (плътна линия), vY  t  (точкова линия) и
vZ  t  (пунктирана линия), като функция на отместването по време на
магнитните компоненти на полето, който са с Гаусова форма
2
2
BX  t   B0 exp    t   / 2  / T 2  , BZ  t   B0 exp    t   / 2  / T 2 




Условия за адиабатна еволюция
Условието за адиабатна еволюция в Лоренцовият
СТИРАП е голяма площ на магнитните импулси A

A

BZ2  t   BX2  t dt

Или условията изразени в термини на характеристичната дължина L за
Лоренцовият СТИРАП е условие за горна граница на скоростта v на
заредената частица или долна граница на максималното магнитно поле B0:
mv
qB0 L
където rL  mv / qB0 е радиуса на Ларморовата орбита:
rL
L
J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 42, 055504 (2009)
Магнитен СТИРАП аналог
Магнитен СТИРАП
d
M (t )   M (t )  H (t )
dt
Уравнение на Ландау-Лифшиц-Гилберт
 е жиромагнитното отношение
H (t )   H X (t ) 0 H Z (t )
M (t )   M X (t ) M Y (t ) M Z (t ) 
T
T
Магнитният момент
Магнитното поле
тъмното състояние на магнитният момент
M ()  0 0 M 
T
M 0 (t ) 
H X (t ) M X (t )  H Z (t ) M Z (t )
H X2 (t )  H Z2 (t )
H Z (t ) изпреварва H X (t )
M ()   M
0 0
T
J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 42, 055504 (2009)

Z


M  j S
Y
M ()  0 0 M 
T
H ()  0 0 H Z 
T
X

H ()
j
J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 42, 055504 (2009)

Z


M  j S
Y
M ()  0 0 M 
T
H ()  0 0 H Z 
T
X

j
H ()
H ( )
M ()   M
H ()   H X
Z
0 0
T


M  j S
0 0
T
Y
X


j
Кориолисов СТИРАП аналог
СТИРАП в Кориолисовият ефект
d
v(t )  2v(t )   (t )
dt
v(t ) Скоростта на частицата
 (t ) Ъгловата скорост
J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 42, 055504 (2009)
СТИРАП аналог в Поляризацията
СТИРАП за Стокс поляризационият вектор (за среда без загуби)
S ( z ) Стокс вектор на поляризацията
d
S ( z )  ( z )  S ( z )
dz
Ако ( z )  1 ( z )
( z ) Вектор на двойно лъчепречупване
z Разстояние на разпространение
 2 ( z ) 0
T
тъмно поляризационно състояние
 ( z) 
1 ( z ) S1 ( z )  2 ( z ) S2 ( z )
12 ( z )  22 ( z )
S ()  1 0 0
T
1 ( z ) изпреварва 2 ( z )
S ( )   0 1 0 
T
http://arxiv.org/abs/0910.0162
СТИРАП аналог в Поляризацията
Дясно кръгово поляризирана
S3
S1
S

Хоризонтално
поляризирана
S2
Поляризирана на
45
Ляво кръгово поляризирана
Сфера на Поанкаре
http://arxiv.org/abs/0910.0162
СТИРАП аналог в Поляризацията
СТИРАП за Стокс поляризационият вектор (за среда без загуби)
S ( z ) Стокс вектор на поляризацията
d
S ( z )  ( z )  S ( z )
dz
Ако ( z )  1 ( z )
( z ) Вектор на двойно лъчепречупване
z Разстояние на разпространение
0 3 ( z ) 
T
тъмно поляризационно състояние
 ( z) 
1 ( z ) S1 ( z )  2 ( z ) S2 ( z )
12 ( z )  22 ( z )
S ()  1 0 0
T
1 ( z ) изпреварва 3 ( z )
S ()  0 0 1
T
http://arxiv.org/abs/0910.0162
СТИРАП аналог в Поляризацията
Дясно кръгово поляризирана
S3

S1
S
Хоризонтално
поляризирана
S2
Поляризирана на
45
Ляво кръгово поляризирана
Сфера на Поанкаре
http://arxiv.org/abs/0910.0162
СТИРАП аналог в Поляризацията
Дясно кръгово поляризирана
S3
Вертикално
поляризирана
S1

S2
S
Хоризонтално
поляризирана
Поляризирана на
45
Ляво кръгово поляризирана
Сфера на Поанкаре
http://arxiv.org/abs/0910.0162
СТИРАП аналог в Поляризацията
Дясно кръгово поляризирана
S3
S
S1

Хоризонтално
поляризирана
S2
Поляризирана на
45
Ляво кръгово поляризирана
Сфера на Поанкаре
http://arxiv.org/abs/0910.0162
Предимства на СТИРАП аналога в поляризацията
• Широко честотен метод за обръщане на поляризацията
(работи едновременно за много честоти)
• Устойчива техника: не е чувствителна към големината на
вектор на двойното лъчепречупване
• Устойчива и към вариации на дължината на пропагиране
http://arxiv.org/abs/0910.0162
Оптично влакна подложено на вертикален и хоризонтален натиск,
За да индуцира желаните компоненти на вектор на
двойно лъчепречупване
Друг начин за индуциране на не еднородности и следователно различни
компоненти на вектора на двойното лъчепречупване е с прилагане на магнитно
или електрично поле
Други СТИРАП аналози
Frenet–Serret formulas (http://en.wikipedia.org/wiki/Frenet–Serret_formulas)
СТИРАП между оптични влакна
СТИРАП между оптични влакна
СТИРАП при генериране на сумарни честоти
Intuitive scheme for the Lorentz force
Mass spectrometer
R
mV
eB