Étude de la saturation du niveau d'oscillation du maser à hydrogène en fonction du flux d'atomes entrant dans la cavité^*

¹ Laboratoire de l’Horloge Atomique, Section d’Orsay, Institut d’Électronique Fondamentale, Laboratoire associé au C. N. R. S. Bâtiment 220, Faculté des Sciences — 91 - Orsay, France

Résumé

Le régime permanent du maser à hydrogène atomique est étudié dans le cadre d'une analogie avec les circuits électroniques ; les schémas équivalents que l'on déduit permettent d'analyser de façon claire et simple le comportement du maser. La susceptibilité magnétique des atomes d'hydrogène qui entre en jeu est ensuite calculée en utilisant le formalisme de la matrice densité dans l'approximation à deux niveaux ; la résolution des équations d'évolution de la matrice densité est facilement effectuée en les ramenant à la forme de Bloch. Les prévisions théoriques concernant la dépendance du niveau d'oscillation du maser en fonction du flux atomique ont été confirmées expérimentalement.

Abstract

The steady state of an atomic hydrogen maser has been studied in the scheme of an analogy with electronic circuits; the equivalent diagrams so drawn allow a clear and simple analysis of the behaviour of the maser. The implicated magnetic susceptibility of the hydrogen atoms has then been calculated with the use of density matrix formalism in the approximation of two-level system; the solution of the equations for the time evolution of the density matrix is easily found by changing them to the form of Bloch. The atomic beam flux dependance of the oscillation level of the maser, predicted by the theory, has been experimentally confirmed.