Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Nonlinear optics --- Optical bistability --- Lasers --- Optique non linéaire --- Bustabilité optique --- Lasers. --- Nonlinear optics. --- Optical bistability. --- Optique non linéaire --- Bustabilité optique

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

The scientific and technological importance of lasers has generated great interest in the field of cavity nonlinear optics. This book provides a thorough description of this subject in terms of modern dynamical systems theory. Throughout, the emphasis is on deriving analytical results and highlighting their physical significance. The early chapters introduce the physical models for active and passive cavities. In later chapters, these are applied to a variety of problems in laser theory, optical bistability and parametric oscillators. Subjects covered include scaling laws, Hopf bifurcations, passive Q-switching, and Turing instabilities. Several of the topics treated cannot be found in other books, including swept control parameter dynamics, laser stability, multimode rate equations, and antiphase dynamics. The book stresses the connections between theoretical work and actual experimental results, and will be of great interest to graduate students and researchers in theoretical physics, nonlinear optics, and laser physics.

Nonlinear optics. --- Optical bistability. --- Lasers.

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Elektromagnetisch geïnduceerde transparantie voor een gamma foton. In dit onderzoek bestuderen we de mogelijke implementatie van elektromagnetisch geïnduceerde transparantie (EIT) voor gamma fotonen in een nucleair systeem. EIT is een goed gekend fenomeen in de kwantumoptica, waar het geobserveerd wordt als een transparant venster in de resonante absorptie van elektromagnetische straling in een drie-niveau Λ-schema. Het onderliggend fysisch principe is gebaseerd op coherente populatie 'trapping', waardoor het gelijkaardig is aan het concept van 'lasing' zonder populatie-inversie. De weelde aan recente artikels over onderwerpen als traag licht, optische opslag, kwantumcomputers, kwantuminformatica en kwantumkryptografie bevestigt dat EIT een bijzonder geschikt instrument is om licht en atomen te manipuleren. Deze thesis is vooral begaan met het verklaren van de gereduceerde absorptie die waargenomen is in de Mössbauer spectra van FeCO3. Zowel het spectrum waarbij de gammastraling parallel invalt t.o.v. de kristalas als dat in loodrechte geometrie wijzen op een gedeeltelijke transparantie voor de absorptielijnen bij toestandskruising. Als er een interactie aanwezig is op de 57Fe positie die overgangen induceert tussen de kruisende niveaus, dan is dit nucleair systeem analoog aan een kwantumoptisch Λ-schema, waarin EIT kan worden waargenomen. Deze interactie is geïdentificeerd als een niet-axiale component van de elektrische veldgradiënt, veroorzaakt door de aanwezigheid van Mn onzuiverheden in het kristal. Het enig, maar belangrijk verschil tussen het optisch en nucleair schema zijn de vervalconstantes van de kruisende niveaus, die (bijna) gelijk zijn in het nucleair geval. De waargenomen kleine verschillen tussen de vervalconstantes kunnen verklaard worden door de aanwezigheid van een fluctuerend magnetisch veld. De verschillen zijn juist zo dat absorptie van het |m_g=-1/2> grondniveau naar de toestandskruising resulteert in destructieve interferentie, wat leidt tot een verminderde absorptie, terwijl de absorptie vanaf het |m_g=1/2> grondniveau (enkel in loodrechte geometrie) een constructieve interferentie inhoudt. Deze resultaten verklaren de gereduceerde absorptie in de parallelle geometrie en het verschil met de loodrechte geometrie op een kwantitatieve en consistente manier. Een ander onderscheiden kenmerk van het nucleair Λ-schemais de creatie van straling met een polarisatie die complementair is aan de polarisatie van de invallende straling. Deze straling interfereert niet met de invallende straling, en geeft dus een positieve bijdrage aan de doorgelaten straling, wat leidt tot een verdere vermindering van de absorptie. Schattingen van de groepsnelheid vg van de gamma straling in dit nucleair medium tonen aan dat deze straling 'vertraagd' wordt in de orde van vg/c≈10-7. Alhoewel de waarneembare kenmerken gelijkaardig zijn, d.i. transparantie en een trage groepsnelheid, toch is resonante absorptie in een nucleair Λ-schema zeker verschillend van zijn optische tweelingbroer. Deze laatste steunt vooral op het principe van interferentie, terwijl dit onderzoek aantoont dat het nucleair systeem gepaard gaat met zowel een zwakke vorm van destructieve en constructieve interferentie als de creatie van straling met een complementaire polarisatie. Electromagnetically induced transparency for single gamma photons The holy grail in this work is embodied by the realization of electromagnetically induced transparency (EIT) in the nuclear realm. EIT is a well-known phenomenon in quantum optics, where it is commonly observed in a three-level Λ-scheme as a transparency window in the absorption spectrum of resonant radiation. The underlying physical principle is based on coherent population trapping, which makes it closely related to the concept of lasing without inversion. The wealth of research on hot topics like slow light, optical storage, quantum computation and quantum cryptography acknowledges EIT as an extremely suitable tool for the manipulation of light and atoms. This work mainly concerns the understanding of the reduced absorption that is observed in the Mossbauer spectra of FeCO3 at the level crossing temperature. Both the spectra recorded in the parallel as well as in the perpendicular geometry display a partial transparency at the absorption line that involves the crossing levels. If there is an interaction present at the 57Fe site that induces transitions between these crossing levels, then this nuclear system is analogous to a quantum optical Λ-scheme, in which EIT can be observed. This interaction is identified as a non-axial component of the electric field gradient, which arises due to the presence of Mn impurities on substitutional lattice sites. The only, but important, difference between the optical and nuclear scheme are the decay rates of the crossing levels, which are (close to) equal in the nuclear case. The experimental data suggest slightly different decay rates for each absorption doublet, which is explained by the presence of a fluctuating magnetic field. The differences are such that the absorption at the level crossing from the |m_g=-1/2> state yields a net destructive interference, leading to less absorption at the line center, whereas the absorption from the |m_g=1/2> state (perpendicular geometry only) yields a net constructive interference. These results quantitatively explain the reduced absorption in the parallel geometry and the difference with the perpendicular geometry in a consistent way. Another distinctive feature of the nuclear Λ-scheme is the creation of radiation with a polarization that is complementary to the polarization of the incident radiation. This radiation does not interfere with the incident radiation and, therefore, contributes positively to the transmitted radiation, thereby further reducing the absorption at the level mixing. Estimates of the group velocity vg of the gamma radiation in this nuclear medium show a reduction of the order of vg/c ≈ 10-7. Although the observable features are similar, i.e. transparency and slow group velocity, resonant absorption in a nuclear Λ-scheme is certainly distinct from its optical twin brother. Whereas the latter relies on interference, the nuclear system studied in this work reveals a combination of the creation of a complementary radiative polarization state along with a weak destructive and constructive interference. Is het mogelijk om kernen transparant te maken voor gammastraling? Het onderzoek uitgevoerd in het kader van het doctoraat van Stijn Gheysen in de Gamma Optica groep uit Leuven, zocht een antwoord op deze vraag door kernen en gammastraling te manipuleren in een proces dat 'elektromagnetisch geïinduceerde transparantie' genoemd wordt (afgekort tot EIT). EIT is een goed gekend fenomeen in de kwantumoptica, het domein waar de optica en de kwantummechanica elkaar ontmoeten. Het heeft daar een veelbelovende piste geopend in het manipuleren van (laser) licht en atomen. Op vrij korte tijd is er een weelde aan artikels gepubliceerd over onderwerpen als traag licht, optische opslag, kwantumcomputers, kwantuminformatica en kwantumkryptografie, die allemaal de interessante eigenschappen van EIT uitbuiten. Maar tot op vandaag was het onderzoek rond EIT beperkt tot straling met lage energie. Het grootste probleem bij de implementatie van het kwantumoptisch schema in het domein van hoog-energetische gamma straling is simpelweg het gebrek aan gamma lasers. Men moet dus creatief zijn. De Gamma Optica groep is er, tot op zekere hoogte, in geslaagd om dit probleem te omzeilen door de absorptie van gamma straling via een nucleaire toestandsmenging te beschouwen. In hun FeCO3 absorber kristal vindt er een interactie plaats die overgangen induceert tussen twee kerntoestanden. Deze interactie mengt de toestanden en leidt zo tot een schema dat analoog is aan het kwantumoptisch geval waarin EIT geobserveerd wordt. Een serie van experimenten heeft aangetoond dat de Fe kernen inderdaad gedeeltelijk transparant geworden zijn, maar het effect is minder opvallend dan wat waargenomen wordt met lasers en atomen. Dit kan toegeschreven worden aan kleine maar belangrijke verschillen, inherent aan beide domeinen en dus moeilijk te overkomen. Dit nucleair EIT model vertoont nog interessante bijkomende eigenschappen, zoals het één-foton karakter en de creatie van straling met een polarisatie die complementair is met de polarisatie van de initiële straling. Hoewel dit onderzoek niet meteen toepassingen vindt in het dagdagelijkse leven, zouden de resultaten wel aangewend kunnen worden in de toekomstige ontwikkeling van gamma lasers en van opslag van informatie op kernniveau. Is it possible to make nuclei transparent to gamma radiation? Doctoral research carried out by Stijn Gheysen in the Gamma Optics group of Leuven had the aim to study how nuclei and gamma radiation could be manipulated in a process called 'electromagnetically induced transparency' (or EIT for short). EIT is a well-known phenomenon in quantum optics, the field where optics meets quantum mechanics. It has opened up a very promising path to shape and control (laser) light at one's desire. There is now a wealth of research on hot topics like slow light, optical storage, quantum computation, quantum information and quantum cryptography, all taking advantage of EIT as a very suitable tool for the manipulation of light and atoms. But up till now, the study of EIT was confined to low energy radiation only. The main problem to implement the quantum optical scheme into the high energy domain of gammas and nuclei is simply the lack of gamma lasers. Therefore, one has to be creative. The Gamma Optics group has, to some extent, succeeded in circumventing this issue by considering the absorption of gamma radiation via a nuclear level mixing. In their FeCO3 absorber crystal there is an interaction that induces transitions between two nuclear levels. This interaction mixes the levels and gives rise to a scheme analogous to the quantum optical case, in which EIT can be observed. A series of dedicated experiments has shown that the Fe nuclei have indeed become partially transparent, but the effect is less pronounced than that observed in quantum optics. This is attributed to some small but important differences, inherent to both domains and thus hard to overcome. Nevertheless, this nuclear EIT reveals some interesting additional features, like the single photon nature of the entire process and the creation of radiation with a polarization that is complementary to the polarization of the initial radiation. Although this research has no immediate applications, the results might be applied in the future development of gamma lasers and the storage of information at the nuclear level.