Когерентные нелинейные явления в физике волн материи и экситонов, страница 2
Описание файла
PDF-файл из архива "Когерентные нелинейные явления в физике волн материи и экситонов", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физико-математические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой кандидатскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст 2 страницы из PDF
1. Ñõåìà ïðîöåññà èíäóöèðîâàííîé ðàìàíîâñêîé àòîìíî-ìîëåêóëÿðíîéêîíâåðñèè. Óðîâåíüóðîâåíübaañîîòâåòñòâóåò ýíåðãèè äâóõ ñâîáîäíûõ àòîìîâ,- ýíåðãèè ñâîáîäíîé ìîëåêóëû.8Ýòîòïðîöåñññîñòîèòâñëåäóþùåì.Äâààòîìà,íàõîäÿùèåñÿâîñíîâíîì ñîñòîÿíèè, ïîãëîùàÿ êâàíò ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ îäíîé ÷àñòîòû,ñâÿçûâàþòñÿ â ìîëåêóëó è ïðè ýòîì ñðàçó èçëó÷àåòñÿ êâàíò ñâåòà íà äðóãîé÷àñòîòå è ñîâåðøàåòñÿ ïåðåõîä ìîëåêóëû â îñíîâíîå ñîñòîÿíèå (ðèñ.1). Íàâîçìîæíîñòü òàêîãî ïîäõîäà, êîãäà ïðîöåññ êîíâåðñèè ðàññìàòðèâàåòñÿ íåêàê äâóõñòóïåí÷àòûé, à êàê îäíîñòóïåí÷àòûé, óêàçûâàþò ðåçóëüòàòû ðÿäàòåîðåòè÷åñêèõ ðàáîò, â êîòîðûõ ïîêàçàíî, ÷òî íàñåëåííîñòü âîçáóæäåííîãîìîëåêóëÿðíîãî ñîñòîÿíèÿ ìîæåò áûòü èñ÷åçàþùå ìàëà.
 ýòîì ðàçäåëåâûâîäèòñÿñèñòåìàäèíàìè÷åñêèõóðàâíåíèé,îïèñûâàþùàÿýâîëþöèþïëîòíîñòåé àòîìîâ, ìîëåêóë è ôîòîíîâ îáîèõ èìïóëüñîâ â áîçå-êîíäåíñàòå,óêàçûâàþòñÿ èíòåãðàëû äâèæåíèÿ. Ïîêàçàíî, ÷òî ýâîëþöèÿ ïëîòíîñòåé÷àñòèö â ñèñòåìå îïèñûâàåòñÿ óðàâíåíèåì íåëèíåéíîãî îñöèëëÿòîðà. Âðàçäåëå 1.3íà îñíîâå àíàëèçà êðèâûõ ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèè ñèñòåìûêëàññèôèöèðîâàíû âîçìîæíûå ñöåíàðèè ýâîëþöèè ïëîòíîñòè ìîëåêóëáîçå-êîíäåíñàòà. Óêàçàí ðÿä âîçìîæíûõ ïðèáëèæåíèé, â ðàìêàõ êîòîðûõðåøåíèå çàäà÷è ìîæíî ïðåäñòàâèòü â íåôîðìàëüíîì àíàëèòè÷åñêîì âèäå. ïîñëåäóþùèõ ðàçäåëàõ, íà áàçå ïðåäëîæåííîãî ãàìèëüòîíèàíà äàåòñÿïîäðîáíîå ðåøåíèå çàäà÷è îá ýâîëþöèè àòîìíîé è ìîëåêóëÿðíîé ôðàêöèéáîçå-êîíäåíñàòà â ïðèáëèæåíèÿõ:•çàäàííûõ ïîëåé îáîèõ èìïóëüñîâ(f10 , f20 n0 , N0 )- ðàçäåë 1.4 ;•çàäàííîãî ïîëÿ âòîðîãî èìïóëüñà(f20 n0 , N0 , f10 )- ðàçäåë 1.5 ;•çàäàííîãî ïîëÿ ïåðâîãî èìïóëüñà(f10 n0 , N0 , f20 )- ðàçäåë 1.6 ;•çàäàííîãî ïîëÿ àòîìîâ•çàäàííîãî ïîëÿ ìîëåêóë•çàäàííûõ ïîëåé àòîìîâ è ìîëåêóë(n0 f10 , f20 , N0 )- ðàçäåë 1.7 ;(N0 f10 , f20 , n0 )- ðàçäåë 1.8 ;(n0 , N0 f10 , f20 )- ðàçäåë 1.9.Ïîêàçàíî, ÷òî îñíîâíûå îñîáåííîñòè âðåìåííîé ýâîëþöèè ïëîòíîñòåé÷àñòèö ñóùåñòâåííî îïðåäåëÿþòñÿ íà÷àëüíûìè óñëîâèÿìè (íà÷àëüíûìèïëîòíîñòÿìè ÷àñòèö è ðàçíîñòüþ ôàç).
Ïðåäñêàçûâàåòñÿ ñóùåñòâîâàíèåïåðèîäè÷åñêèõ è àïåðèîäè÷åñêèõ ðåæèìîâ ýâîëþöèè, à òàêæå ðàçëè÷íûåðåæèìû ïîêîÿ ñèñòåìû. Åñëè àòîìû â íà÷àëüíûé ìîìåíò îòñóòñòâóþò9(n0 = 0 ).Ýâîëþöèÿ ñèñòåìû íåâîçìîæíà, ò.å. ñèñòåìà îñòàåòñÿ â ïîêîå,äàæå åñëè ïëîòíîñòè âñåõ îñòàëüíûõ òðåõ êîìïîíåíò â íà÷àëüíûé ìîìåíòâðåìåíèîòëè÷íûîòíóëÿ.ÂN0 , f10íà÷àëüíûõ ïëîòíîñòåéñëó÷àåëèáîf20æå,åñëèîäíàèçòðåõäðóãèõðàâíà íóëþ, òî ýâîëþöèÿ ñèñòåìûèìååò ìåñòî, ò.å. ïëîòíîñòè âñåõ ÷àñòèö èçìåíÿþòñÿ ñî âðåìåíåì.
Êðîìåòîãî,ïîêàçàíî,÷òîåñëèëþáûåèçäâóõïëîòíîñòåéðàâíûíóëþâíà÷àëüíûé ìîìåíò âðåìåíè, òî ýâîëþöèÿ ñèñòåìû òàêæå íåâîçìîæíà. Ýòèðåçóëüòàòû îáóñëîâëåíû ñëîæíûì èíäóöèðîâàíèåì ïðîöåññà. Îáîñíîâàíàâîçìîæíîñòüôàçîâîãîêîíòðîëÿñèñòåìû,ñîñòîÿùåìâêà÷åñòâåííîìèçìåíåíèè îñîáåííîñòåé âðåìåííîé ýâîëþöèè ïðè èçìåíåíèè íà÷àëüíîéðàçíîñòèôàç.Ðàçäåëïîñâÿùåí1.10îáñóæäåíèþðîëèðàññòðîéêèðåçîíàíñà. Ïîêàçàíî, ÷òî âêëþ÷åíèå ðàññòðîéêè ðåçîíàíñà ïðèâîäèò êòðàíñôîðìàöèè èìåþùèõñÿ ðåæèìîâ â íîâûå - òîëüêî ïåðèîäè÷åñêèåðåæèìû.Âïðèáëèæåíèèçàäàííûõïîëåéðàìàíîâñêèõèìïóëüñîâ,äåéñòâóþùèõ íà ñèñòåìó, ïîëó÷åí àíàëîã òåîðåìû ïëîùàäåé äëÿ ïðîöåññàîïòè÷åñêîé÷òîàòîìíî-ìîëåêóëÿðíîéàòîìíî-ìîëåêóëÿðíàÿêîíâåðñèèêîíâåðñèÿâ(ðàçäåëýòîì1.11 ).ïðåäåëåíåÏîêàçàíî,çàâèñèòîòôîðìû èìïóëüñîâ, äåéñòâóþùèõ íà áîçå-êîíäåíñàò, à åå ýôôåêòèâíîñòüîïðåäåëÿåòñÿ òîëüêî ïëîùàäüþ ïåðåêðûòèÿ èìïóëüñîâ.
Êàê ñëåäñòâèå,ïðè êîíå÷íîé ïëîùàäè èìïóëüñîâ ïîëíàÿ êîíâåðñèÿ àòîìîâ â ìîëåêóëûíåâîçìîæíà.Âðàçäåëåïðèâåäåíà1.12îöåíêàõàðàêòåðíîãîïåðèîäàîñöèëëÿöèé ïëîòíîñòè ìîëåêóë â áîçå-êîíäåíñàòå.Âòîðàÿ ãëàâà äèññåðòàöèè ïîñâÿùåíà èçó÷åíèþ âëèÿíèÿ íàèáîëååñóùåñòâåííûõâôàêòîðîâ,áîçå-êîíäåíñàòå.Àîïðåäåëÿþùèõèìåííî,âðàçäåëåýâîëþöèîííûå2.2èçó÷åíàðîëüïðîöåññûóïðóãèõìåæ÷àñòè÷íûõ ñòîëêíîâåíèé.
Ïîêàçàíî, ÷òî ó÷åò óïðóãèõ ìåæàòîìíûõ,ìåæìîëåêóëÿðíûõêïîÿâëåíèþðåæèìîâèàòîìíî-ìîëåêóëÿðíûõáîëüøîãîêîíâåðñèè,ðàçíîîáðàçèÿêîòîðûåìîãóòèìåòüâçàèìîäåéñòâèéðàçëè÷íûõêàêïðèâîäèòýâîëþöèîííûõàïåðèîäè÷åñêèé,òàêè ïåðèîäè÷åñêèé õàðàêòåð. Ìåæ÷àñòè÷íûå âçàèìîäåéñòâèÿ ïðèâîäÿò êêà÷åñòâåííîìó èçìåíåíèþ õàðàêòåðà ýâîëþöèè ñèñòåìû, à èìåííî, ê çàìåíåàïåðèîäè÷åñêèõ ðåæèìîâ ýâîëþöèè ïåðèîäè÷åñêèìè. Ïðîäåìîíñòðèðîâàíîíàëè÷èå ýôôåêòîâ óñèëåíèÿ è ïîäàâëåíèÿ êîëåáàíèé â ñèñòåìå, êîòîðûå10ïðîÿâëÿþòñÿâóâåëè÷åíèèèóìåíüøåíèèàìïëèòóäûêîíâåðñèîííûõïðîöåññîâ ñîîòâåòñòâåííî. Óêàçàíû êðèòåðèè ïðîÿâëåíèÿ ýòèõ ýôôåêòîâ âêîíäåíñàòå.
Ïåðå÷èñëåííûå ýôôåêòû îïðåäåëÿþò ñòåïåíü ýôôåêòèâíîñòèàòîìíî-ìîëåêóëÿðíîéðåçîíàíñàèóïðàâëÿòüêîíâåðñèè.íà÷àëüíóþñòåïåíüþÏîêàçàíî,ïëîòíîñòüìîëåêóëýôôåêòèâíîñòè÷òîâèçìåíÿÿðàññòðîéêóáîçå-êîíäåíñàòåêîíâåðñèè.Ýôôåêòûìîæíîçàòóõàíèÿèçó÷åíû â ðàçäåëå 2.3. Ïîêàçàíî, ÷òî ó÷åò çàòóõàíèÿ ïðèâîäèò íå òîëüêîñîáñòâåííî ê óìåíüøåíèþ àìïëèòóä ìîëåêóëÿðíîé è àòîìíîé ìîä ñîâðåìåíåì,íîèêàïåðèîäè÷íîñòèêîëåáàòåëüíûõðåæèìîâêîíâåðñèèàòîìíî-ìîëåêóëÿðíîãî êîíäåíñàòà, ñâÿçàííîé ñ âîçíèêàþùåé íåëèíåéíîéçàâèñèìîñòüþôàçûêîëåáàíèéîòâðåìåíè.Âêîíå÷íîìñ÷åòåó÷åòçàòóõàíèÿ ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî â êîëåáàòåëüíûõ ðåæèìàõ ýâîëþöèèâñåãäà èìååò ìåñòî êîíå÷íîå êîëè÷åñòâî îñöèëëÿöèé ïëîòíîñòè ìîëåêóë èàòîìîâ.Òðåòüÿ ãëàâà äèññåðòàöèè ïîñâÿùåíà òåîðåòè÷åñêîìó èññëåäîâàíèþêîãåðåíòíûõ îïòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, èìåþùèõ ìåñòî â ïîëóïðîâîäíèêàõâóñëîâèÿõñèëüíîãîëàçåðíîãîâîçáóæäåíèÿâîáëàñòèýêñèòîííîéïîëîñû ïîãëîùåíèÿ ïðè çîíäèðîâàíèè ñëàáûì ëàçåðíûì èçëó÷åíèåì âñòàöèîíàðíûõ óñëîâèÿõ.
Âî ââåäåíèè (ðàçäåë 3.1 ) ïðåäñòàâëåí êðàòêèéîáçîððàáîòïîòåìàòèêåäàííîéãëàâû.Âðàçäåëåòåîðåòè÷åñêè3.2ðàññ÷èòàíà ôóíêöèÿ äèýëåêòðè÷åñêîé âîñïðèèì÷èâîñòè ïîëóïðîâîäíèêàâ îáëàñòè ýêñèòîííîãî ðåçîíàíñà ïðè ó÷åòå óïðóãîãî ýêñèòîí-ýêñèòîííîãîâçàèìîäåéñòâèÿ.Âðàçäåëå3.3èçó÷åíûïðîöåññû,èìåþùèåìåñòîâïîëóïðîâîäíèêå â óñëîâèÿõ ñèëüíîé íàêà÷êè â îêðåñòíîñòè ýêñèòîííîéïîëîñûèýôôåêòûêðàñíûåèõâëèÿíèåóñèëåíèÿñäâèãèíàîïòè÷åñêèåïðîáíîãîïîëîññâîéñòâàèçëó÷åíèÿ,ïîãëîùåíèÿèñðåäû.øòàðêîâñêèåóñèëåíèÿ.ÏðåäñêàçàíûôèîëåòîâûåÏîêàçàíî,÷òîèïðèîïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ îíè íîñÿò ñêà÷êîîáðàçíûé õàðàêòåð è îáóñëîâëåíûãèñòåðåçèñíîé çàâèñèìîñòüþ ïëîòíîñòè ýêñèòîíîâ îò âåëè÷èíû è ÷àñòîòûïîëÿ íàêà÷êè.
Àìïëèòóäû è íàïðàâëåíèÿ ñêà÷êîâ îïðåäåëÿþòñÿ íå òîëüêîàìïëèòóäîé è ÷àñòîòîé èìïóëüñà íàêà÷êè, íî è õàðàêòåðîì âðåìåííîãîèçìåíåíèÿàìïëèòóäûýòîãîèìïóëüñà.Ðîëüýôôåêòàíàñûùåíèÿäèïîëüíîãî ìîìåíòà ýêñèòîííîãî ïåðåõîäà èññëåäîâàíà â ðàçäåëàõ 3.4-113.5.Ïðåäñêàçàíî, ÷òî ãèñòåðåçèñíàÿ çàâèñèìîñòü ïëîòíîñòè ýêñèòîíîââñåãäà èìååò ìåñòî â îãðàíè÷åííîì ñïåêòðàëüíîì èíòåðâàëå è èíòåðâàëåàìïëèòóä ïîëÿ íàêà÷êè. Ñîîòâåòñòâåííî, ñêà÷êîîáðàçíûå øòàðêîâñêèåñäâèãè ïîëîñ ïîãëîùåíèÿ ïðè ó÷åòå íàñûùåíèÿ äîëæíû ïðîÿâëÿòüñÿâáîëååîãðàíè÷åííûõóñëîâèÿõ.Ïðîäåìîíñòðèðîâàíî,÷òîâîçìîæíîîäíîâðåìåííîå ñóùåñòâîâàíèå äâóõ ïîëîñ óñèëåíèÿ.Âñôîðìóëèðîâàíûçàêëþ÷åíèèîñíîâíûåðåçóëüòàòûäèññåðòàöèîííîé ðàáîòû.Âûâîäû1. Îñîáåííîñòèèâðåìåííîéôîòîíîââïðîöåññåìîëåêóëÿðíîéêîíâåðñèèïëîòíîñòÿìè ÷àñòèöΘ0ýâîëþöèèñòèìóëèðîâàííîéñóùåñòâåííîΘ0δ.àòîìîâ,ìîëåêóëðàìàíîâñêîéàòîìíî-îïðåäåëÿþòñÿN0 , n0 , f10 , f20 ,è ðàññòðîéêîé ðåçîíàíñàðàçíîñòè ôàçïëîòíîñòåéíà÷àëüíûìèíà÷àëüíîé ðàçíîñòüþ ôàçÏîêàçàíî,÷òî èçìåíåíèåì íà÷àëüíîéìîæíî îñóùåñòâèòü ôàçîâûé êîíòðîëü ïðîöåññàèíäóöèðîâàííîé ðàìàíîâñêîé àòîìíî-ìîëåêóëÿðíîé êîíâåðñèè.2.
Ïðåäñêàçàíûìîëåêóëÿðíîéðàçëè÷íûåêîíâåðñèèðåæèìûíåèìååòíà÷àëüíûé ìîìåíò âðåìåíè àòîìîâäàæåîòåñëèíóëÿ,ïëîòíîñòèëèáîïðèâñåõíóëåâûõïîêîÿ.ìåñòàâÏðîöåñññëó÷àå(n0 = 0 )îñòàëüíûõíà÷àëüíûõòðåõàòîìíî-îòñóòñòâèÿââ áîçå-êîíäåíñàòå,êîìïîíåíòïëîòíîñòÿõîòëè÷íûëþáûõäâóõêîìïîíåíò (èç äâóõ ìàòåðèàëüíûõ è äâóõ ïîëåâûõ) áîçå-êîíäåíñàòà.Ñóùåñòâóåò îñîáûé ðåæèì ýâîëþöèè, ïðè êîòîðîì ñèñòåìà ïîêîèòñÿïðè îòëè÷íûõ îò íóëÿ ïëîòíîñòÿõ âñåõ ÷àñòèö, òàê êàê ïðîöåññûñâÿçûâàíèÿ àòîìîâ â ìîëåêóëû è ðàñïàäà ìîëåêóë ñáàëàíñèðîâàíû.3. Ó÷åòðàññòðîéêèàïåðèîäè÷åñêèõðåçîíàíñàðåæèìîâδïðèâîäèòêîíâåðñèèâêïðåâðàùåíèþïåðèîäè÷åñêèå,àïåðèîäè÷åñêèõ - â íîâûå ïåðèîäè÷åñêèå ñ ìåíüøåé àìïëèòóäîé.Óïðóãèå ìåæ÷àñòè÷íûå âçàèìîäåéñòâèÿ ïðèâîäÿò ê òðàíñôîðìàöèèèìåþùèõñÿ ðåæèìîâ êîíâåðñèè â íîâûå - êàê ïåðèîäè÷åñêèå, òàêè àïåðèîäè÷åñêèå.
Ïðè ýòîì èìåþò ìåñòî ýôôåêòû óñèëåíèÿ è12óìåíüøåíèÿ àìïëèòóäû ìîëåêóëÿðíîé ìîäû àòîìíî-ìîëåêóëÿðíîéêîíâåðñèè.4. Ïîëó÷åíàíàëîãòåîðåìûàòîìíî-ìîëåêóëÿðíîéïëîùàäåéêîíâåðñèèâäëÿïðîöåññàïðèáëèæåíèèîïòè÷åñêîéçàäàííûõïîëåéðàìàíîâñêèõ èìïóëüñîâ äåéñòâóþùèõ íà ñèñòåìó. Ïîêàçàíî, ÷òîàòîìíî-ìîëåêóëÿðíàÿêîíâåðñèÿâýòîìïðåäåëåíåçàâèñèòîòôîðìû èìïóëüñîâ, äåéñòâóþùèõ íà áîçå-êîíäåíñàò. Ýôôåêòèâíîñòüêîíâåðñèè îïðåäåëÿåòñÿ òîëüêî ïëîùàäüþ ïåðåêðûòèÿ èìïóëüñîâ.Âîçäåéñòâèå íà ñèñòåìó äâóõ îãðàíè÷åííûõ âî âðåìåíè ëàçåðíûõèìïóëüñîâ íå ìîæåò ïðèâåñòè ê ïîëíîìó ïðåâðàùåíèþ âñåõ àòîìîâ âìîëåêóëû.5.
Ïðåäñêàçàíû øòàðêîâñêèå ñäâèãè ýêñèòîííîãî ïîãëîùåíèÿ ñëàáîãîèçëó÷åíèÿ(êðàñíîåðåêîìáèíàöèåéïëîòíîñòèèèôèîëåòîâîåãåíåðàöèåéìîùíûìñìåùåíèå),êîãåðåíòíûõèìïóëüñîìíàêà÷êè.îáóñëîâëåííûåýêñèòîíîâÏðèáîëüøîéèçìåíåíèèóðîâíÿíàêà÷êè ñìåùåíèå ëèíèé ïîãëîùåíèÿ è óñèëåíèÿ ïðîèñõîäèò âîâçàèìîïðîòèâîïîëîæíûõ íàïðàâëåíèÿõ, à ïðè ñêàíèðîâàíèè ÷àñòîòûíàêà÷êè - â îäèíàêîâûõ, â ñëåäñòâèå ñìåùåíèÿ ýêñèòîííîãî óðîâíÿèç-çà èíòåíñèâíîãî óïðóãîãî ýêñèòîí-ýêñèòîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ.Øòàðêîâñêèåñäâèãèìîãóòèìåòüñêà÷êîîáðàçíûéõàðàêòåð,îáóñëîâëåííûé ãèñòåðåçèñíîé çàâèñèìîñòüþ ïëîòíîñòè ýêñèòîíîâ îòèíòåíñèâíîñòè è ðàññòðîéêè âîëíû íàêà÷êè.6. Ïðåäñêàçàíî,êðèñòàëëå÷òîâûøåïðèïðåâûøåíèèïîðîãîâîãîêîíöåíòðàöèèçíà÷åíèÿ,âîçìîæíîýêñèòîíîâââîçíèêíîâåíèåïîëîñû óñèëåíèÿ ñëàáîãî èìïóëüñà, ïàðàìåòðàìè êîòîðîé ìîæíîóïðàâëÿòü ñ ïîìîùüþ âîëíû íàêà÷êè.
