Представлен теоретический анализ субдоплеровского лазерного охлаждения атомов 24Mg на переходе 33P2 →33D3 в поле двух встречных световых волн, имеющих противоположные циркулярные поляризации. Для численного моделирования лазерного охлаждения использовался стандартный квазиклассический подход на основе уравнения Фоккера – Планка. Задача была решена вне рамок приближения медленных атомов и для произвольной интенсивности лазерного поля. В ходе исследований проанализированы зависимости силы светового давления и диффузии от скорости атома при различных отстройках частоты и частотах Раби. Для расчета оптимальных параметров лазерного охлаждения исследованы распределения атомов по скоростям и рассчитана зависимость средней кинетической энергии атомов от интенсивности поля и отстройки частоты в различных режимах. В режиме сильного поля был получен многопичковый профиль скоростного распределения, что является следствием различных нелинейных эффектов при поглощении атомами фотонов лазерного поля. Даны дополнительные рекомендации для увеличения времени жизни атомов в метастабильном состоянии 33P2, что необходимо для эффективного лазерного охлаждения.
Theoretical analysis of sub-Doppler laser cooling of 24Mg atoms using 33P2 →33D3 transition in the field of two counter propagating light waves with opposite circular polarizations is presented. The standard semi-classical approach based on the Fokker-Plank equation is exploited for numerical modeling of laser cooling. The problem is solved out of limits of slow atom approximation and for arbitrary light intensity. The dependences of light force and diffusion on an atomic velocity are studied for various frequency detuning and Rabi frequency. Also, to obtain optimal parameters of laser cooling, the atomic velocity distributions are investigated for various conditions and the dependence of average atomic kinetic energy on the light field intensity and frequency detuning is calculated. In the case of strong field a multi-spike velocity distribution profile is observed. It results from various nonlinear effects accompany absorption of laser photons by atoms. In conclusion we make additional recommendations to increase atoms in metastable state 33P2, what is necessary for effective laser cooling.
