Investigation of elastic and depolarizing collisions in strontium using broadband stimulated photon echoes

Abstract
Elastic and depolarizing collisions between excited strontium (5s 5p 3P1) and noble gases are investigated in a broadband stimulated photon echo (SPE) experiment. The stimulated photon echo signal produced under broadband (incoherent) excitation is calculated in the weak field regime both for correlated and for uncorrelated pulses using a simple statistical model for the light field. The relaxation of the echo signal due to elastic collisions is considered and the complete development of the corresponding propagator is derived. The collisional velocity changes concerning the total population and the alignment are compared precisely in the SPE experiment and the corresponding relaxation rates are measured. A simple long-range Van der Waals potential accounts for population scattering data ; total elastic scattering cross sections are deduced from the comparison of experiment and calculation (σelAr = 583(27) Å2; σ elHe = 190(6) Å2). The collisional model is extended for light perturbers to include both the small angle classical scattering region and the diffractive scattering region. Total rates for destruction of alignment are measured in an auxiliary photon echo experiment (σ (2)He = 91 (4) Å2; ; σ(2) Ne = 102 (14) A2 ; σ(2)Ar = 267 (13 ) Å2 ; σ(2)Kr = 329 (21) Å2 ; σ(2)Xc = 370 (13) Å2). SPE data for depolarization are compared with a calculation based upon a long-range anisotropic model potential.

Résumé
Les collisions élastiques et les collisions dépolarisantes entre le strontium excité (5s 5p 3P1) et les gaz rares sont étudiées dans une expérience d'échos de photons stimulés avec excitation en bande large. Le signal d'écho de photon stimulé produit par une excitation en lumière spectralement large (lumière incohérente) est calculé en régime de champs faibles pour des impulsions corrélées ainsi que pour des impulsions non corrélées, en utilisant un modèle statistique simple pour le champ lumineux. La relaxation du signal d'écho produite par les collisions élastiques est prise en compte et le développement complet du propagateur correspondant est obtenu. Les changements de vitesse collisionnels affectant la population totale et ceux affectant l'alignement sont comparés dans l' expérience d' écho et les taux de relaxation correspondants sont mesurés. Un potentiel à longue portée du type Van der Waals permet de rendre compte de la diffusion élastique observée ; les sections efficaces totales de diffusion élastique sont déduites de la confrontation entre le modèle théorique et les résultats expérimentaux (σ elAr = 583 (27) Å2 ; σelHe = 190 (6) Å2). Dans le cas des perturbateurs légers le modèle collisionnel est complété pour tenir compte aussi bien de la région de diffusion classique à petit angle que de la région de diffusion diffractive. Les sections efficaces de destruction de l'alignement sont mesurées dans une expérience auxiliaire (σ(2)He = 91 (4) Å 2 ; σ(2)Ne = 102(14)Å2; σ (2)Ar = 267 (13) Å2 ; σ(2) Kr = 329 (21) Å2 ; σ(2)Xe = 370 (13) Å2). Les résultats expérimentaux obtenus pour la dépolarisation en échos de photon stimulés sont comparés à un calcul reposant sur l'utilisation d'un modèle de potentiel anisotrope à longue portée.