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

Анотація

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.