ФОТО́ННОЕ Э́ХО

ФОТО́ННОЕ Э́ХО, ко­ге­рент­ное из­лу­че­ние, ис­пус­кае­мое сре­дой по окон­ча­нии воз­дей­ст­вия на неё по­сле­до­ва­тель­но­сти ко­рот­ких ко­ге­рент­ных им­пуль­сов оп­тич. из­лу­че­ния, ре­зо­нанс­но­го пе­ре­хо­дам ме­ж­ду кван­то­вы­ми уров­ня­ми час­тиц сре­ды. Ф. э. воз­ни­ка­ет при вос­ста­нов­ле­нии фа­зо­во­го со­гла­со­ва­ния ме­ж­ду отд. из­лу­ча­те­ля­ми.

Эф­фект Ф. э. мож­но на­блю­дать при по­сле­до­ват. воз­дей­ст­вии на сре­ду двух им­пуль­сов π/2 и π. Пер­вый им­пульс пе­ре­во­дит час­ти­цы сре­ды из ниж­не­го со­стоя­ния а в ко­ге­рент­ную су­пер­по­зи­цию состоя­ний а и воз­бу­ж­дён­но­го со­стоя­ния b, ин­ду­ци­руя ко­леб­лю­щие­ся ди­по­ли, свя­зан­ные по фа­зе. Это соз­да­ёт вол­ну мак­ро­ско­пич. по­ля­ри­за­ции сре­ды.

По окон­ча­нии воз­дей­ст­вия пер­во­го им­пуль­са ам­пли­ту­да на­ве­дён­ной по­ля­ри­за­ции по­сте­пен­но умень­ша­ет­ся по двум при­чи­нам. Во-пер­вых, в ре­зуль­та­те про­цес­сов ре­лак­са­ции те­ря­ет­ся ко­ге­рент­ность ос­цил­ля­ций отд. из­лу­ча­те­лей (ха­рак­те­ри­зу­ет­ся вре­ме­нем T₂). Во-вто­рых, про­ис­хо­дит рас­фа­зи­ров­ка ко­ле­ба­ний отд. ато­мов, свя­зан­ная с раз­ли­чи­ем их собств. час­тот (ха­рак­те­ри­зу­ет­ся вре­ме­нем T₂^*). При очень ко­рот­ком вре­ме­ни рас­фа­зи­ров­ки ко­ле­ба­ний (Т₂^*<<T₂) мак­ро­ско­пич. по­ля­ри­за­ция ус­пе­ва­ет за­тух­нуть, пре­ж­де чем пре­кра­тят­ся ос­цил­ля­ции отд. из­лу­ча­те­лей (ха­рак­те­ри­зуе­мые боль­шим вре­ме­нем Т₂). Мак­ро­ско­пич. по­ля­ри­за­цию мож­но вос­ста­но­вить, ес­ли воз­дей­ст­во­вать вто­рым им­пуль­сом, дли­тель­ность ко­то­ро­го долж­на быть мно­го мень­ше T₂. Воз­дей­ст­ву­ют на сре­ду уже не им­пуль­сом π/2, а π-им­пуль­сом, под дей­ст­ви­ем ко­то­ро­го фа­зы атом­ных ос­цил­ля­то­ров ме­ня­ют знак и по­сле его окон­ча­ния рас­фа­зи­ров­ка из­лу­ча­те­лей сме­ня­ет­ся их фа­зи­ров­кой; фор­ми­ру­ет­ся т. н. эхо-им­пульс по­ля­ри­за­ции сре­ды, дос­ти­гаю­щей мак­си­му­ма в мо­мент, ко­гда все ос­цил­ля­то­ры ока­зы­ва­ют­ся вновь пол­но­стью сфа­зи­ро­ван­ны­ми. Им­пульс ко­ге­рент­но­го элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния, по­ро­ж­дае­мый эхо-по­ля­ри­за­ци­ей сре­ды, и есть фо­тон­ное эхо.