Optical pumping (original) (raw)
光ポンピング (ひかりポンピング、英: Optical pumping) とは、光を用いて原子もしくは分子内の電子を低エネルギー準位から高エネルギー準位へ励起（ポンピング）する操作をいう。多くのにおいてレーザー媒体をして反転分布を実現するために用いられている。この技術は1966年のノーベル物理学賞受賞者、アルフレッド・カストレルによって1950年代初頭に開発された。 実用上、遷移のスペクトル幅のパワー広帯域化や超微細構造トラッピングやなどの副作用のために完全にコヒーレントな光ポンピングは実現不可能である。従って原子の指向性はレーザーの周波数、強度、偏光、スペクトル幅に加えて遷移のスペクトル幅と吸収遷移の遷移確率などの条件に依存してより複雑に決まることになる。
| Property | Value |
|---|---|
| dbo:abstract | المضخة الضوئية في الفيزياء والليزر هي طريقة لتضخيم شعاع ليزر عن طريق التحفيز بالتآثر الكهروضوئي. يجري ذلك عن طريق التحفيز الضوئي لكي تترك الإلكترونات توزيعها المتوازن في الذرات والجزيئات وتشغل مستويات طاقة عليا. يتبع توزيع الإلكترونات في جزيئات المادة في حالة التوازن الحراري توزيع بولتزمان. وبواسطة التأثير على الإلكترونات من الخارج بتأثير ضوئي فإن بعضها يترك حالة التوازن الحراري ويشغل مستويات للطاقة أعلى مما كانت علية بدون التأثير الضوئي الخارجي. ويعتمد جودة شغل مستوي طاقة معين على خواص مختلفة لنظام مستويات الطاقة المرغوب فيها وخواص نظام التحفيز، وتلك الخواص هي : * درجة حرارة الأنظمة، وبالتالي شغل مستويات الطاقة للإلكترونات طبقا ل توزيع بولتزمان * معدل الإثارة * عمر بقاء الإلكترون في مستوي مثار * عمر بقاء الإلكترون في مستوي طاقة آخر يعبره الإلكترون أثناء تفريغه الإثارة. (ar) Als optisches Pumpen bezeichnet man einen physikalischen Effekt, der eine Besetzungsinversion durch optische Anregung (Elektron-Photon-Wechselwirkung) bewirkt. Eine Besetzungsinversion besteht dann, wenn die Energieniveaus eines Teilchens nicht so mit Elektronen besetzt sind, wie es ohne optische Anregung gemäß der gegebenen Temperatur zu erwarten wäre.Die Technik wurde von Alfred Kastler (Nobelpreis 1966) Anfang der 1950er Jahre entwickelt und unabhängig in der Sowjetunion durch Alexander Michailowitsch Prochorow und Nikolai Gennadijewitsch Bassow (beide Nobelpreis 1964). Auf die „Pumpfähigkeit“ eines Niveaus haben verschiedene Eigenschaften des Systems aus Energieniveaus und Anregungssystem Einfluss. Diese sind: * Temperatur des Systems, und damit Besetzung der Niveaus gemäß Boltzmann-Verteilung * Anregungsrate * Lebensdauer der Zustände im angeregten Niveau * ggf. Lebensdauer der Zustände der Energieniveaus, über die sich das gepumpte Niveau entleert (de) El bombeo óptico es un proceso en el cual la luz es usada para levantar (o "bombear") electrones de un nivel de energía más bajo en un átomo o molécula hacia un nivel más alto. Es generalmente utilizado en la construcción de láseres, para bombear el medio activo láser con el objetivo de conseguir una población invertida. La técnica fue desarrollada en 1966 por el ganador del premio Nobel Alfred Kastler a inicios de la década de 1950. El bombeo óptico es también utilizado para bombear cíclicamente electrones unidos dentro de un átomo o molécula a un estado cuántico bien definido.Para el caso más simple de bombeo óptico coherente de dos niveles de una especie atómica que contiene un solo electrón de capa externa, esto significa que el electrón es coherentemente bombeado a un único subnivel hiperfino (etiquetado ), el cual es definido por la polarización de la bomba láser junto con las cuántica. Tras el bombeo óptico, se dice que el átomo está orientado en un subnivel específico, sin embargo debido a la naturaleza cíclica del bombeo óptico el electrón ligado en realidad experimentará repetidas excitaciones y decaimientos entre los subniveles de estado superior e inferior. La frecuencia y la polarización de una bomba láser determina en cuál subnivel el átomo está orientado. En la práctica, es posible que no se produzca un bombeo óptico completamente coherente debido a la ampliación de potencia de la línea espectral de una transición y efectos indeseables tales como atrapamientos de estructuras hiperfinas y atrapamientos de radiación. Por lo tanto la orientación del átomo depende más generalmente de la frecuencia, intensidad, polarización, ancho de banda espectral del láser así como la línea espectral y la probabilidad de transición de la transición absorbente. Experimentos de bombeo óptico son comúnmente encontrados en laboratorios universitarios de física, que utilizan isótopos de gas rubidio y muestran la capacidad de la radiación electromagnética de radiofrequencia (MHz) para bombear y extraer estos isótopos de manera efectiva. (es) Optical pumping is a process in which light is used to raise (or "pump") electrons from a lower energy level in an atom or molecule to a higher one. It is commonly used in laser construction to pump the active laser medium so as to achieve population inversion. The technique was developed by the 1966 Nobel Prize winner Alfred Kastler in the early 1950s. Optical pumping is also used to cyclically pump electrons bound within an atom or molecule to a well-defined quantum state. For the simplest case of coherent two-level optical pumping of an atomic species containing a single outer-shell electron, this means that the electron is coherently pumped to a single hyperfine sublevel (labeled ), which is defined by the polarization of the pump laser along with the quantum selection rules. Upon optical pumping, the atom is said to be oriented in a specific sublevel, however, due to the cyclic nature of optical pumping, the bound electron will actually be undergoing repeated excitation and decay between the upper and lower state sublevels. The frequency and polarization of the pump laser determine the sublevel in which the atom is oriented. In practice, completely coherent optical pumping may not occur due to power-broadening of the linewidth of a transition and undesirable effects such as hyperfine structure trapping and radiation trapping. Therefore the orientation of the atom depends more generally on the frequency, intensity, polarization, and spectral bandwidth of the laser as well as the linewidth and transition probability of the absorbing transition. An optical pumping experiment is commonly found in physics undergraduate laboratories, using rubidium gas isotopes and displaying the ability of radiofrequency (MHz) electromagnetic radiation to effectively pump and unpump these isotopes. (en) La technique du « pompage optique », élaborée en 1950, valut à Alfred Kastler le prix Nobel de physique en 1966. Cette technique permet de modifier les états des atomes à l'aide d'une irradiation lumineuse polarisée. Les états atomiques se distinguent selon l'énergie emmagasinée par l'atome ; on les représente sur une échelle d'énergies, où les niveaux de faible énergie sont en bas de l'échelle, tandis que les niveaux de grande énergie sont en haut. L'état d'une vapeur atomique peut être représenté par la proportion ou le nombre d'atomes occupant chacun des niveaux de cette échelle (on dit encore la population de chaque niveau). Selon sa polarisation, la lumière permet de modifier les états atomiques vers les basses énergies, ou bien vers les hautes énergies. Dans ce second cas, les atomes représentés sur l'échelle d'énergie deviennent progressivement plus nombreux dans les hautes énergies.Dans cette représentation, le processus de pompage peut être comparé à une pompe ordinaire, qui élève les molécules d'eau d'une canalisation basse vers un réservoir haut placé (au sommet d'un château d'eau par exemple). La lumière polarisée joue le rôle d'une "pompe" à atomes dans l'échelle des niveaux d'énergie. Dans une population d'atomes en équilibre thermique, ce sont les niveaux d'énergie les plus bas qui sont les plus peuplés. Lorsqu'un processus de « pompage » produit un peuplement majoritaire d'atomes de hautes énergies, on dit qu'on a réalisé une « inversion de population ».L'inversion de population joue un rôle essentiel dans le fonctionnement des lasers. Le pompage optique, par illumination à l'aide d'un faisceau très intense, est une technique employée par exemple dans les lasers à rubis, où le pompage optique est réalisé grâce à un tube à décharge. Les inversions de population peuvent être réalisées par d'autres processus, inventés par la suite, et pour lesquels on a gardé le terme de « pompage », proposé initialement par le professeur Kastler. (fr) 光ポンピング (ひかりポンピング、英: Optical pumping) とは、光を用いて原子もしくは分子内の電子を低エネルギー準位から高エネルギー準位へ励起（ポンピング）する操作をいう。多くのにおいてレーザー媒体をして反転分布を実現するために用いられている。この技術は1966年のノーベル物理学賞受賞者、アルフレッド・カストレルによって1950年代初頭に開発された。 実用上、遷移のスペクトル幅のパワー広帯域化や超微細構造トラッピングやなどの副作用のために完全にコヒーレントな光ポンピングは実現不可能である。従って原子の指向性はレーザーの周波数、強度、偏光、スペクトル幅に加えて遷移のスペクトル幅と吸収遷移の遷移確率などの条件に依存してより複雑に決まることになる。 (ja) Pompowanie optyczne – wzbudzanie atomów metodami optycznymi do określonego stanu, co osiąga się dobierając odpowiednio warunki wzbudzenia (oświetlenie, polaryzacja). Jeśli wskutek absorpcji światła liczba atomów osiągających dany stan wzbudzony w jednostce czasu jest większa od odwrotności średniego czasu życia (tj. całkowita liczba atomów w danym stanie rośnie). Dzięki zastosowaniu pola magnetycznego i spolaryzowanego światła wzbudzającego można za pomocą pompowania optycznego uzyskać częściowe uporządkowanie (tj. ustawienie równoległe) wektorów atomowych momentów magnetycznych. Czyni to metodę pompowania optycznego cennym narzędziem w badaniach fizyki atomowej i jądrowej. Zwiększenie obsadzenia wybranego stanu drogą pompowania optycznego jest podstawą działania lasera. Metodę pompowania optycznego zaproponował w 1950 roku fizyk francuski Alfred Kastler; dostał za to w 1966 roku nagrodę Nobla z fizyki. (pl) Il pompaggio ottico è una tecnica usata, utilizzando una sorgente ottica, per ottenere in un sistema di atomi, molecole o ioni una distribuzione delle popolazioni dei vari stati energetici diversa da quella di equilibrio termodinamico. Trova applicazione sia in elettronica quantistica per ottenere l’inversione di popolazione necessaria alla realizzazione di maser e laser, sia nella ricerca di base in fisica atomica. (it) Optisch pompen is een natuurkundig proces waarbij licht (fotonen) wordt gebruikt om elektronen in een atoom of molecuul te verplaatsen ("pompen") van een lager naar een hoger energieniveau. Deze techniek wordt veelvuldig toegepast in de constructie van lasers ter activatie van het lasermedium en om zo populatie-inversie te bereiken. De methode van het optisch pompen werd in de jaren 1950 uitgevonden door de Franse Nobelprijswinnaar Alfred Kastler. (nl) Оптúческая накáчка - метод создания инверсии населенности в веществе воздействием электромагнитного излучения более высокой частоты, чем частота квантового инверсионного перехода. Этот метод, позволяющий сдвигать электроны в атомах с одного магнитного подуровня на другой, лег в основу создания квантового генератора света – лазера. (ru) Оптичне накачування — це процес, в якому світло використовується для підняття (або «накачування») електронів з більш низького енергетичного рівня в атомі або молекулі до більш високого. Він зазвичай використовується у конструкції лазерів, для накачування активного лазерного середовища з метою досягнення інверсії заселеності. Техніка була розроблена на початку 1950-х років Нобелівським лауреатом 1966 року Альфредом Кастлером . Оптичне накачування також використовується для циклічного накачування електронів, зв'язаних в межах атома або молекули, до чітко визначеного квантового стану. Для найпростішого випадку когерентного дворівневого оптичного накачування виду атому, що містить один електрон зовнішньої оболонки, це означає, що електрон когерентно накачується в єдиний надтонкий підрівень (позначений ), який визначається поляризацією лазеру накачування та правилами квантового відбору . При оптичному накачуванні атом орієнтований на конкретний підрівень , однак через циклічну природу оптичного накачування пов'язаний електрон буде фактично зазнавати повторного збудження і розпаду між підрівнями верхнього і нижнього стану. Частота і поляризація лазера накачування визначають, на який підрівень орієнтований атом. На практиці повністю когерентне оптичне накачування може не відбуватися внаслідок силового розширення ширини лінії переходу та небажаних ефектів, таких як захоплення надтонкої структури та захоплення радіації . Тому орієнтація атома залежить, як правило, від частоти, інтенсивності, поляризації, спектральної смуги пропускання лазера, а також від ширини ліній і ймовірності переходу поглинаючого переходу. Експеримент по оптичному накачуванню найчастіше можна побачити в лабораторіях студентів-фізиків, де використовують ізотопи газу рубідію і демонструють здатність радіочастотного (МГц) електромагнітного випромінювання ефективно накачувати і відкачувати ці ізотопи. (uk) |
| dbo:thumbnail | wiki-commons:Special:FilePath/Long_arc_lamp.svg?width=300 |
| dbo:wikiPageID | 4374425 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageLength | 3261 (xsd:nonNegativeInteger) |
| dbo:wikiPageRevisionID | 1026945926 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageWikiLink | dbr:Quantum_state dbr:Rubidium dbr:Energy_level dbr:Molecule dbr:Light dbr:Population_inversion dbr:Radiofrequency dbr:Radiation_trapping dbr:Coherence_(physics) dbc:Quantum_optics dbr:Electromagnetic_radiation dbr:Electron dbr:Electron_shell dbr:Frequency dbr:Active_laser_medium dbr:Laser_construction dbr:Laser_pumping dbr:Alfred_Kastler dbr:Nobel_Prize_in_Physics dbr:Isotope dbr:Atom dbr:Atomic_coherence dbr:Hyperfine_structure dbr:Laser dbr:Polarization_(waves) dbr:Rabi_cycle dbr:Optical_cavity dbr:Excited_state dbr:Linewidth dbr:Selection_rules dbr:File:Long_arc_lamp.svg |
| dbp:wikiPageUsesTemplate | dbt:Authority_control dbt:Short_description |
| dct:subject | dbc:Quantum_optics |
| rdf:type | owl:Thing yago:WikicatOptics yago:BodyPart105220461 yago:Eye105311054 yago:Organ105297523 yago:Part109385911 yago:PhysicalEntity100001930 yago:SenseOrgan105299178 yago:Thing100002452 yago:WikicatPhysicalOptics yago:WikicatQuantumOptics |
| rdfs:comment | 光ポンピング (ひかりポンピング、英: Optical pumping) とは、光を用いて原子もしくは分子内の電子を低エネルギー準位から高エネルギー準位へ励起（ポンピング）する操作をいう。多くのにおいてレーザー媒体をして反転分布を実現するために用いられている。この技術は1966年のノーベル物理学賞受賞者、アルフレッド・カストレルによって1950年代初頭に開発された。 実用上、遷移のスペクトル幅のパワー広帯域化や超微細構造トラッピングやなどの副作用のために完全にコヒーレントな光ポンピングは実現不可能である。従って原子の指向性はレーザーの周波数、強度、偏光、スペクトル幅に加えて遷移のスペクトル幅と吸収遷移の遷移確率などの条件に依存してより複雑に決まることになる。 (ja) Il pompaggio ottico è una tecnica usata, utilizzando una sorgente ottica, per ottenere in un sistema di atomi, molecole o ioni una distribuzione delle popolazioni dei vari stati energetici diversa da quella di equilibrio termodinamico. Trova applicazione sia in elettronica quantistica per ottenere l’inversione di popolazione necessaria alla realizzazione di maser e laser, sia nella ricerca di base in fisica atomica. (it) Optisch pompen is een natuurkundig proces waarbij licht (fotonen) wordt gebruikt om elektronen in een atoom of molecuul te verplaatsen ("pompen") van een lager naar een hoger energieniveau. Deze techniek wordt veelvuldig toegepast in de constructie van lasers ter activatie van het lasermedium en om zo populatie-inversie te bereiken. De methode van het optisch pompen werd in de jaren 1950 uitgevonden door de Franse Nobelprijswinnaar Alfred Kastler. (nl) Оптúческая накáчка - метод создания инверсии населенности в веществе воздействием электромагнитного излучения более высокой частоты, чем частота квантового инверсионного перехода. Этот метод, позволяющий сдвигать электроны в атомах с одного магнитного подуровня на другой, лег в основу создания квантового генератора света – лазера. (ru) المضخة الضوئية في الفيزياء والليزر هي طريقة لتضخيم شعاع ليزر عن طريق التحفيز بالتآثر الكهروضوئي. يجري ذلك عن طريق التحفيز الضوئي لكي تترك الإلكترونات توزيعها المتوازن في الذرات والجزيئات وتشغل مستويات طاقة عليا. يتبع توزيع الإلكترونات في جزيئات المادة في حالة التوازن الحراري توزيع بولتزمان. وبواسطة التأثير على الإلكترونات من الخارج بتأثير ضوئي فإن بعضها يترك حالة التوازن الحراري ويشغل مستويات للطاقة أعلى مما كانت علية بدون التأثير الضوئي الخارجي. ويعتمد جودة شغل مستوي طاقة معين على خواص مختلفة لنظام مستويات الطاقة المرغوب فيها وخواص نظام التحفيز، وتلك الخواص هي : (ar) Als optisches Pumpen bezeichnet man einen physikalischen Effekt, der eine Besetzungsinversion durch optische Anregung (Elektron-Photon-Wechselwirkung) bewirkt. Eine Besetzungsinversion besteht dann, wenn die Energieniveaus eines Teilchens nicht so mit Elektronen besetzt sind, wie es ohne optische Anregung gemäß der gegebenen Temperatur zu erwarten wäre.Die Technik wurde von Alfred Kastler (Nobelpreis 1966) Anfang der 1950er Jahre entwickelt und unabhängig in der Sowjetunion durch Alexander Michailowitsch Prochorow und Nikolai Gennadijewitsch Bassow (beide Nobelpreis 1964). (de) El bombeo óptico es un proceso en el cual la luz es usada para levantar (o "bombear") electrones de un nivel de energía más bajo en un átomo o molécula hacia un nivel más alto. Es generalmente utilizado en la construcción de láseres, para bombear el medio activo láser con el objetivo de conseguir una población invertida. La técnica fue desarrollada en 1966 por el ganador del premio Nobel Alfred Kastler a inicios de la década de 1950. (es) Optical pumping is a process in which light is used to raise (or "pump") electrons from a lower energy level in an atom or molecule to a higher one. It is commonly used in laser construction to pump the active laser medium so as to achieve population inversion. The technique was developed by the 1966 Nobel Prize winner Alfred Kastler in the early 1950s. An optical pumping experiment is commonly found in physics undergraduate laboratories, using rubidium gas isotopes and displaying the ability of radiofrequency (MHz) electromagnetic radiation to effectively pump and unpump these isotopes. (en) La technique du « pompage optique », élaborée en 1950, valut à Alfred Kastler le prix Nobel de physique en 1966. Cette technique permet de modifier les états des atomes à l'aide d'une irradiation lumineuse polarisée. (fr) Pompowanie optyczne – wzbudzanie atomów metodami optycznymi do określonego stanu, co osiąga się dobierając odpowiednio warunki wzbudzenia (oświetlenie, polaryzacja). Jeśli wskutek absorpcji światła liczba atomów osiągających dany stan wzbudzony w jednostce czasu jest większa od odwrotności średniego czasu życia (tj. całkowita liczba atomów w danym stanie rośnie). Dzięki zastosowaniu pola magnetycznego i spolaryzowanego światła wzbudzającego można za pomocą pompowania optycznego uzyskać częściowe uporządkowanie (tj. ustawienie równoległe) wektorów atomowych momentów magnetycznych. Czyni to metodę pompowania optycznego cennym narzędziem w badaniach fizyki atomowej i jądrowej. Zwiększenie obsadzenia wybranego stanu drogą pompowania optycznego jest podstawą działania lasera. Metodę pompowania (pl) Оптичне накачування — це процес, в якому світло використовується для підняття (або «накачування») електронів з більш низького енергетичного рівня в атомі або молекулі до більш високого. Він зазвичай використовується у конструкції лазерів, для накачування активного лазерного середовища з метою досягнення інверсії заселеності. Техніка була розроблена на початку 1950-х років Нобелівським лауреатом 1966 року Альфредом Кастлером . (uk) |
| rdfs:label | مضخة ضوئية (ar) Optisches Pumpen (de) Bombeo óptico (es) Pompaggio ottico (it) Pompage optique (fr) 光ポンピング (ja) Optisch pompen (nl) Optical pumping (en) Pompowanie optyczne (pl) Оптическая накачка (ru) Оптичне накачування (uk) |
| owl:sameAs | freebase:Optical pumping yago-res:Optical pumping http://d-nb.info/gnd/4172688-1 wikidata:Optical pumping dbpedia-ar:Optical pumping dbpedia-de:Optical pumping dbpedia-es:Optical pumping dbpedia-fa:Optical pumping dbpedia-fr:Optical pumping dbpedia-hr:Optical pumping dbpedia-it:Optical pumping dbpedia-ja:Optical pumping http://lt.dbpedia.org/resource/Optinis_kaupinimas dbpedia-nl:Optical pumping dbpedia-nn:Optical pumping dbpedia-pl:Optical pumping dbpedia-ru:Optical pumping dbpedia-tr:Optical pumping dbpedia-uk:Optical pumping dbpedia-vi:Optical pumping https://global.dbpedia.org/id/w9ho |
| prov:wasDerivedFrom | wikipedia-en:Optical_pumping?oldid=1026945926&ns=0 |
| foaf:depiction | wiki-commons:Special:FilePath/Long_arc_lamp.svg |
| foaf:isPrimaryTopicOf | wikipedia-en:Optical_pumping |
| is dbo:academicDiscipline of | dbr:William_Happer |
| is dbo:knownFor of | dbr:Alfred_Kastler |
| is dbo:wikiPageDisambiguates of | dbr:Pumping |
| is dbo:wikiPageRedirects of | dbr:Optical_Pumping dbr:Optical_pump |
| is dbo:wikiPageWikiLink of | dbr:Project_Excalibur dbr:Electromagnetically_induced_grating dbr:Mercury_laser dbr:Blue dbr:Doppler_cooling dbr:Index_of_physics_articles_(O) dbr:List_of_laser_articles dbr:S._Pancharatnam dbr:Ruby_laser dbr:Quantum_heat_engines_and_refrigerators dbr:Optical_Pumping dbr:Gordon_Gould dbr:Wes_Sandle dbr:William_Happer dbr:Laser_Mégajoule dbr:Laser_diode dbr:Laser_science dbr:Alfred_Kastler dbr:Aluminium_gallium_indium_phosphide dbr:Eta_Carinae dbr:DiVincenzo's_criteria dbr:Gravity_laser dbr:Gray_molasses dbr:Hanle_effect dbr:List_of_French_inventions_and_discoveries dbr:Pumping dbr:Atomic_line_filter dbr:Statistical_mechanics dbr:Atomic_clock dbr:Laser dbr:Jean_Brossel dbr:Bose–Einstein_condensation_of_polaritons dbr:National_Ignition_Facility dbr:Optical_fiber dbr:Casaba-Howitzer dbr:Rabi_cycle dbr:Xenon dbr:Semiconductor_luminescence_equations dbr:Polarized_target dbr:Spectralon dbr:Polarization_gradient_cooling dbr:Trapped_ion_quantum_computer dbr:Nanoneedle dbr:Synchro-Cyclotron_(CERN) dbr:Solid-state_laser dbr:Raman_cooling dbr:Raman_laser dbr:Optical_pump |
| is dbp:fields of | dbr:William_Happer |
| is dbp:knownFor of | dbr:Alfred_Kastler |
| is foaf:primaryTopic of | wikipedia-en:Optical_pumping |
