Планарные волновые пучки в конденсате бозе-эйнштейна

В работе рассмотрено распространение оптических пучков сквозь бозе-эйнштейновский конденсат. С помощью численного моделирования показано, что оптический пучок фокусируется или дефокусируется в зависимости от знака отстройки частоты лазера от частоты атомного перехода. Созданы аналитическая и численная модели, описывающая эволюцию волнового пучка в БЭК. За основу была взята полуклассическая модель, в которой конденсат рассматривается с квантовой точки зрения, а волновой пучок с классической. Данная модель позволяет учитывать не только изменения волнового пучка, но и изменение волновых функций конденсата. В работе рассмотрены две модели: с учетом спонтанного излучения и без. БЭК ведет себя как среда с керровской нелинейностью, знак которой зависит от знака отстройки от резонансной частоты. При отрицательной отстройке наблюдается тенденция к фокусировке пучка, в то время как при положительной отстройке наблюдается дефокусировка. Волновая функция основного состояния БЭК не претерпевает значительных изменений, в то время как волновая функция возбужденного состояния совершает осцилляции (в случае резонанса с частотой Раби). Кроме сохранения общего числа атомов в системе выполняется также закон сохранения энергии и для всей системы. Уменьшение энергии пучка приводит к возрастанию населенности возбужденного уровня, а уменьшение населенности возбужденного уровня, соответственно, приводит к возрастанию энергии пучка. Для широкого пучка в случае положительной отстройки от резонанса наблюдается его расщепление.