J. Phys. France 46, 149-157 (1985)
DOI: 10.1051/jphys:01985004602014900

Effets de saturation en conjugaison de phase. Atomes à deux niveaux et élargissement Doppler

M. Pinard¹, B. Kleinmann¹, G. Grynberg¹, D. Bloch² et M. Ducloy<sup>2

1</sup>  Laboratoire de Spectroscopie Hertzienne de l'ENS, Université Pierre et Marie Curie, 75230 Paris, France
²  Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris-Nord, 93430 Villetaneuse, France

Abstract
We calculate the intensity of the field radiated in an experiment of degenerate four-wave mixing. The non-linear medium consists of two-level atoms. One of the pump fields, whose Rabi frequency is ΩP, can saturate the transition. The lineshape is calculated for various relative values of Ω P, γab (natural width of the transition) and ku (Doppler width). For γab < ΩP, the intensity of the phase conjugate beam is zero at resonance and the maximum of the phase conjugate emission is obtained for a detuning of the order of Ω P. This maximum is constant as long as ΩP < ku and decreases like ΩP-4 when ku < Ω P.

Résumé
On calcule l'intensité du champ rayonné dans une expérience de mélange dégénéré à quatre ondes. Le milieu non linéaire est composé d'atomes à deux niveaux. Un des champs pompes, de fréquence de Rabi ΩP, peut éventuellement saturer la transition. La forme de raie est calculée pour diverses valeurs relatives de ΩP, de γab (largeur naturelle de la transition) et de ku (largeur Doppler). Pour γab < ΩP, la conjugaison de phase est nulle à résonance et le maximum de l'intensité conjuguée est obtenu pour un désaccord de l'ordre de ΩP. Ce maximum est constant tant que ΩP < ku, puis décroît comme Ωp-4 lorsque ku < ΩP.

PACS
3270J - Line shapes, widths, and shifts.
4265H - Phase conjugation; photorefractive and Kerr effects.

Key words
atomic spectral line breadth -- Doppler effect -- optical phase conjugation -- optical saturation