Spin-exchange relaxation free magnetometry with Cs vapor
我们描述了一个Cs原子磁强计工作在自旋交换弛豫自由（SERF）制度。当自旋交换速率为$Γ_{SE}=14000 {\rm s^{-1}}$时，随着$103^\circ\rm{C}$的蒸气室温度，我们实现了对应于$300 {\rm s^{-1}}$的电子自旋弛豫速率的内禀磁共振宽度$ΔB=17 {\rm μG}$。我们还观察到一个有趣的窄化效应，由于扩散。信噪比测量产生大约$400\thinspace{\rm pG/\sqrt{Hz}}$的灵敏度。基于光子散粒噪声，我们预测了$40 {\rm pG/\sqrt{Hz}}$的灵敏度。磁力计的理论优化表明在$1 {\rm cm^3}$体积中应该可以实现$2 {\rm pG/\sqrt{Hz}}$量级的灵敏度。由于Cs具有比其他碱金属更高的饱和蒸汽压，因此使用Cs原子的SERF磁力计在需要较低温度的应用中特别有吸引力。
2007-08-07 physics.atom-ph
Probe-assisted Depopulation Pumping in Low-pressure Alkali-metal Vapor Cells for Magnetometry
National Security Institute, Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学国家安全研究所）；Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）
本研究通过低气压碱金属蒸气细胞结合探针调谐技术，实现高灵敏度磁力计，展示出18 fT/$\sqrt{\text{Hz}}$的自由预cession灵敏度和12 fT/$\sqrt{\text{Hz}}$的射频灵敏度。
2026-02-11 physics.atom-ph
Miniature biplanar coils for alkali-metal-vapor magnetometry
原子自旋传感器使用紧凑的微加工封装提供精确测量，使其在市场和研究应用中处于竞争地位。通过磁场控制可以增强这些传感器的性能，例如动态范围。在这项工作中，我们讨论了微型线圈的三维，局部磁场控制的传感器周围直接放置的设计，作为一个灵活和紧凑的替代以前使用的全球方法。线圈设计的双平面表面上使用流函数的方法，然后使用标准的印刷电路技术制造。应用到实验室规模的光泵磁力计的灵敏度约为20 fT/Hz $^{1/2}$。我们还展示了线圈组测量$7 \times 17 \times 17$ mm $^3$的性能，该线圈组专门针对脑磁图进行了优化，其中多个传感器彼此靠近操作。使用$^{87}$ Rb自由感应光谱和其他技术表征的场分布示出了在MEMS蒸气室的目标体积上的$>$ 96%的场均匀性，以及在距室中心20 mm处的约1%的紧凑杂散场轮廓。
2022-08-11 physics.atom-ph
Level-crossing resonances on open atomic transitions in a buffered Cs vapor cell: Linewidth narrowing, high contrast and applications to atomic magnetometry
碱金属原子蒸气中的基态汉勒效应（GSHE）是原子磁力测量中最简单、最可靠的技术之一。这种效应导致通过蒸气室传输的光波强度中的窄（亚自然宽度）共振。通常，基于GSHE的传感器在无自旋交换弛豫（SERF）机制下工作。然而，该方案需要相对高的蒸汽温度（150 ℃或更高），导致传感器头的相对大的热释放和功耗。此外，在不应用特殊措施的情况下，SERF机制显著地限制了测量的动态范围。在这里，我们研究了一个泵浦探测方案，涉及一个单一的椭圆偏振波和偏振检测技术。该波与铯D1线（894.6 nm）中的两个相邻的光学跃迁共振，这是由于它们在缓冲气体（Ne，130 Torr）存在下重叠。使用一个小的（0.1厘米$^3$）玻璃蒸气室，我们证明了观察亚自然宽度共振的可能性与高对比度的宽度比（高达45%/mG）下的低温（60 ℃）制度的操作由于一个强大的光致圆二色性。基于原子能级的$Λ$方案，我们得到了谱线形状的解析表达式。该模型揭示了由于该计划的开放性线宽变窄的效果。这一结果对于磁光原子光谱学来说是不寻常的，因为开放性通常被认为是一种不期望的效应，降低了共振特性。我们估计灵敏度为1.8 pT/ $\surd$ Hz，在光子散粒噪声极限下灵敏度为60 fT/ $\surd$ Hz。研究结果有助于GSHE共振理论的发展，并可应用于低温高灵敏度的小型化磁场传感器的开发与扩展的动态范围。
2022-05-10 physics.atom-ph
M(H) dependence and size distribution of SPIONs measured by atomic magnetometry
我们证明，准静态记录的超顺磁性氧化铁磁性纳米颗粒（SPION）悬浮液的磁激发函数M（H）的原子磁力计允许精确测定样品的铁质量含量mFe和粒度分布。
2016-04-23 physics.atom-ph
Light-shift-free and dead-zone-free atomic orientation based scalar magnetometry using a single amplitude-modulated beam
光频移引起的探测盲区和航向误差是光泵标量磁测量中的两个重要问题。我们介绍了一种基于原子取向的单束磁强计方案，同时解决这些问题，使用极化反转和路径弯曲的赫里奥特腔。这里，反射镜插入到腔中，使光路在中间弯曲，并将它们分成两个分离的正交区域，以避免检测死区。此外，在每个光学区域的中心添加半波片，使得光偏振在每次通过波片时翻转，并且光偏移效应在空间上被平均。这种操作被证明可以消除由交流光偏移引起的未被注意的航向误差。该方法具有较强的鲁棒性，易于在其它原子器件中推广应用。
2022-05-17 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Anomalous photon diffusion in atomic vapors
研究了光子在热的共振原子蒸气中的多重散射，并表明其具有Lévy Flight类行为。蒙特卡罗模拟提供了深入的频率重新分配过程，起源的长步骤的特点，这类随机游走现象。
2010-01-02 physics.atom-ph physics.optics
Chiral light-matter interactions in hot vapor cladded waveguides
近年来，人们对将碱蒸气与纳米光子结构（如纳米波导、谐振器和纳米天线）集成的兴趣越来越大。电磁场的纳米级限制可以引入纵向电场分量，从而产生圆偏振模式，其对于涉及蒸汽和光的各种应用是必不可少的，例如手性和非互易性。据此，我们已经设计，制造和表征了一个小型化的蒸气室，该蒸气室与被设计为产生特殊的圆形偏振的光波导集成。利用这一现象，我们证明了在不同的磁场的原子吸收签名的光谱位移，并在我们的原子包层波导向前和向后传播波之间的显着隔离。我们的研究结果铺平了道路，利用芯片级集成原子器件的应用，如光学隔离和高空间分辨率的磁强计。
2021-02-09 physics.atom-ph physics.optics
Wide-bandwidth atomic magnetometry via instantaneous-phase retrieval
我们开发并演示了一种新的协议，允许感测的磁场在一个特殊的制度，原子磁力。到目前为止，原子磁力测量的带宽一直被限制在低于原子自旋在磁场中的自然进动--拉莫尔频率。我们展示了一种新的方法，跟踪原子自旋的瞬时相位测量任意调制的磁场的频率高达50倍以上的拉莫尔频率。通过访问这个政权，我们展示了磁场测量在四十年的频率高达400 kHz，超过三个数量级比传统的原子磁力计宽。此外，我们证明了我们的协议可以线性检测瞬态场100倍的幅度比传统的方法。我们突出的带宽和动态范围的技术，通过测量一个磁场具有广泛的和动态的频谱。
2020-03-10 physics.atom-ph
Measuring magnetic field coil constants based on atomic magnetometry and fluxgate magnetometry
该研究利用光泵浦铷自由感应衰减磁力计和磁通门磁力计在磁屏蔽条件下测量磁场线圈常数，通过比较获得0.9967的校准因子，实现了原子磁力计对磁通门磁力计的校准，方法简单易行。
2024-02-07 physics.atom-ph
Atomic magnetometry using a metasurface polarizing beamsplitter in silicon on sapphire
本文首次将蓝宝石上硅超表面偏振分束器用于铷原子磁力测量，实现亚纳特斯拉灵敏度，为小型化高灵敏原子传感器奠定基础。
2024-04-02 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Magnetic field-induced mixing of hyperfine states of Cs 6 2^P_{3/2} level observed with a sub-micron vapor cell
研究了在外加磁场作用下，亚微米铯原子蒸气层在D2线共振激发下的荧光光谱。在中等磁场（高达~ 50高斯）中，记录了单个（分辨）超精细跃迁的振幅和频率位置的实质性变化。这些特征是由62^ P_{3/2}流形的超精细分裂值和磁子能级的拉莫尔频率的可比值所产生的上能级的超精细态的混合引起的。模拟结果与实验结果吻合较好。高空间分辨率磁力测量的结果可能的应用进行了讨论。
2003-08-14 physics.atom-ph physics.optics
Nonlocal stabilization of nonlinear beams in a self-focusing atomic vapor
我们表明，弹道输运的光激发原子在原子蒸气中提供了一个非局域非线性稳定的涡旋光束和高阶模式的传播中存在的自聚焦非线性。数值实验表明，稳定的传播的最低和高阶涡超过一百衍射长度，耗散导致这些结构的衰减之前。
2006-12-20 physics.atom-ph physics.optics
Orientational Effects on the Amplitude and Phase of Polarimeter Signals in Double Resonance Atomic Magnetometry
双共振光泵磁力测量法通过检测原子自旋对微小振荡场扰动的响应，可以高灵敏度地测量静态磁场。谐振频率的确定产生静态场（$B_0$）幅度的标量测量。我们目前的计算和实验数据表明，通过原子蒸气在任意取向的$B_0$中传输的光的共振偏振信号可以通过考虑原子偏振的取向项的演变来建模。我们观察到，磁力计信号的幅度和相位高度依赖于$B_0$的方向，并提出了这些参数的分布在整个4π立体角的精确测量。
2017-07-14 physics.atom-ph
Zero-field magnetometry based on the combination of atomic orientation and alignment
光泵磁力计通常依赖于使用圆或线偏振光的光泵。在这里，我们研究零场磁力计泵浦椭圆偏振光，准备原子取向和对齐与互补的几何形状。我们首先扩展了椭圆偏振泵浦的“三步法”。这使得我们研究的Hanle效应在椭圆偏振的分析吸收信号与实验上的氦-4亚稳态。然后，我们研究了基于椭圆偏振的参量共振磁力计，通过使用一个和两个射频场的缀饰原子形式主义。结果表明，与实验测量和开放有趣的前景磁学的对称性破缺泵光减轻了很好的协议。
2021-12-08 physics.atom-ph
Resonant magneto-optic rotation for magnetometry using autonomous frequency stabilization
本文介绍了一种利用共振椭圆偏振光的高灵敏度原子磁力仪的工作原理。实验几何形状允许激光器的自主频率稳定，从而提供整个设备的紧凑操作。该方法基于极化检测简并二能级系统中零磁场共振的测量，初步灵敏度为<10 pT/Hz 1/2@1 Hz。
2014-12-12 physics.atom-ph physics.optics
High-quality level-crossing resonances under counterpropagating circularly polarized light waves for applications in atomic magnetometry
研究了在反向传播的泵浦光和探测光的圆偏振方向相反的情况下，填充缓冲气体的铯蒸气池中的能级交叉（LC）共振。波激发D $_1$ -线基态能级$F_g$ $=\,$ $4$，而横向磁场（${\rm B}_x$ $\perp$ ${\rm k}$）在零附近扫描以观察电磁感应吸收（EIA）的共振。结果表明，增加泵浦光波显着改善的谐振特性相比，通常使用的方案与一个单一的光波。对于在较低温度（$\approx\,$ 45-60 $\,^\circ$ C）下使用小型蒸气室（$\approx\,$ 0.1 cm $^3$）的情况，其结果对研制低功耗小型化原子磁力计具有良好的前景。
2021-04-16 physics.atom-ph quant-ph
Micro-machined deep silicon atomic vapor cells
使用简单且成本有效的水喷射工艺，克服了硅蚀刻深度限制以实现$6\,$ mm深的原子蒸气室。虽然在这些第一代蒸气室中最小硅特征尺寸被限制为$1.5\,$ mm宽度，但我们通过在碱丸室和主询问室之间包括$\sim$ 25 mm曲折通道成功地证明了双室几何结构。我们评估的影响，在丸激活过程中引入碱蒸汽密度的通道电导，并减轻玻璃损坏和丸污染附近的主室。最后，我们强调了改进的信号实现的$6\,$毫米硅电池相比，标准的$2\,$毫米路径长度的硅蒸气电池。
2022-07-26 physics.atom-ph physics.optics
Nanotesla-level, shield-less, field-compensation-free, wave-mixing-enhanced body-temperature atomic magnetometry for biomagnetism
我们报告了一种光学非弹性波混合增强原子磁力测量技术，该技术在与人体兼容的温度下，无需磁屏蔽、零场补偿或高频调制锁相光谱，即可实现nT级磁场检测。使用高斯磁脉冲，模仿瞬态磁场产生的动作电位对青蛙的神经，我们证明了超过300,000倍（550倍）的增强磁光旋转信号功率谱密度（功率振幅）比传统的单束$Λ-$计划原子磁力测量方法。这种新技术可能会带来极其敏感的磁场成像的生物系统，通过光纤在临床环境中访问的可能性。
2018-04-22 physics.atom-ph quant-ph
Hybrid optical pumping of K and Rb atoms in a paraffin coated vapor cell
利用射频场驱动的非线性磁光旋转（RF NMOR）方案，在双组分石蜡涂层蒸汽室中研究了动态混合光泵浦效应。通过抽运K原子和探测$^{87}$ Rb原子，我们获得了3 Hz的内禀磁共振线宽，并且所观察到的共振不受功率展宽和光移效应的影响。这种操作方案显示了良好的应用前景。
2017-08-29 physics.atom-ph
Finding the number density of atomic vapor by studying its absorption profile
我们展示了一种获得原子蒸气密度的技术，通过做一个适合的共振吸收光谱的密度矩阵模型。为了证明该技术的实用性，我们将其应用于吸收在${\rm D_2}$线的铯蒸气电池在室温下。由于开放跃迁的作用，光谱的线形是不对称的。这种不对称性在模型中解释使用渡越时间弛豫的原子穿越激光束。我们还通过研究数密度作为接近室温的温度的函数来获得蒸发的潜热。
2017-06-14 physics.atom-ph physics.optics
Laser-written vapor cells for chip-scale atomic sensing and spectroscopy
我们报道了利用飞秒激光加工制作碱金属蒸汽电池。这种激光写入蒸气室（LWVC）技术允许任意形状的3D内部体积，并具有与光子结构和光学元件集成的潜力。我们使用非蒸发吸气剂来分散铷和吸收缓冲气体。这使我们能够在没有真空设备的情况下生产具有低于大气压的缓冲气体压力的电池。我们演示了亚多普勒饱和吸收光谱和单光束光学磁强计与一个单一的LWVC。LWVC技术可以在小型化原子量子传感器和频率参考中找到应用。
2022-07-13 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Investigations of optical pumping for magnetometry using an auto-locking laser system
我们研制了一种用于高精度磁力测量的多功能脉冲激光系统。该系统的工作波长可以被配置为光学泵浦诸如铷和铯的碱蒸气。该激光系统由一个自动锁定，干涉滤波器稳定，外腔二极管激光器（ECDL），锥形波导放大器，和脉冲模块。自动锁定控制器可以由未经训练的操作员使用，以相对于原子、分子和固态光谱标记库稳定激光频率。在连续波（CW）模式下，ECDL输出可以从20 mW放大到2 W。脉冲模块，其中包括一个声光调制器（AOM），可以产生脉冲的持续时间为20纳秒和几MHz的重复率。因此，该激光系统非常适合于诸如重力测量、磁力测量和差分吸收激光雷达等应用。在这项工作中，我们专注于磁强计的应用，并证明激光源是适合于光学泵浦铷蒸气。我们还描述了光抽运相关的铷D1和D2跃迁分别在795 nm和780 nm的数值模拟。这些研究是相关的新一代便携式，铷，自旋交换弛豫自由（SERF）磁力计，能够灵敏度为1 fT Hz-1/2 1的设计和建设。
2018-05-18 physics.atom-ph
Atomic vapor spectroscopy in integrated photonic structures
我们研究了一个集成光学芯片浸没在原子蒸气提供几个波导几何光谱应用。通过氮化硅波导和干涉仪的窄带传输被改变时，被引导的光耦合到铷原子的蒸汽通过波导模式的倏逝尾。我们使用光栅耦合器来耦合波导模式和辐射波之间，这允许解决芯片表面上的任意耦合位置。数值模拟结果与实验结果吻合较好。这项工作表明了碱原子光谱的小型化和集成化的下一步，并为复杂波导结构的进一步基础研究提供了一个平台。
2015-05-04 physics.atom-ph physics.optics
Atomic vapor as a source of tunable, non-Gaussian self-reconstructing optical modes
在这篇手稿中，我们证明了非线性光-原子相互作用产生可调非高斯，部分自愈光学模式的能力。高斯空间模式光调谐附近的热铷蒸气中的原子共振示出，导致非高斯输出模式结构，可以通过改变输入光束功率或原子蒸气的温度来控制。结果表明，在光束路径中遇到障碍物后，输出模式会表现出一定程度的自重构，其结果类似于截断贝塞尔-高斯模式，比高斯模式更早地表现出自重构能力。产生可调谐的、自重构光束的能力对于各种成像和通信场景具有潜在的应用。
2017-01-06 physics.atom-ph physics.optics
Optical Magnetometry
测量磁场的一些最灵敏的方法利用共振光与原子蒸气的相互作用。这一充满活力的领域的最新发展正在改进许多传统领域的磁力计，例如地磁异常和空间磁场的测量，并正在打开新领域的大门，包括生物磁场的动态测量、核磁共振（NMR）检测、磁共振成像（MRI）、惯性旋转传感、冷原子磁显微镜、以及对自然界基本对称性的检验
2006-11-26 physics.atom-ph physics.ins-det
Cavity enhanced atomic magnetometry
基于法拉第旋转的原子传感是一种不可或缺的精密测量方法，普遍适用于热原子和冷原子系统。在这里，我们展示了一个全光学磁强计的法拉第旋转光谱的光学细胞增加了一个低精细腔。与以前的实验中，专门设计的多程细胞已被采用，我们的计划允许使用传统的，球形蒸汽细胞。球形单元具有的优点是，它们可以在内部有效地涂覆有自旋弛豫抑制层，从而提供长的自旋相干时间，而无需添加缓冲气体。腔增强显示在增加的光学偏振旋转和灵敏度相比，单程配置。
2015-10-04 physics.atom-ph
Fourier analysis of Ramsey fringes observed in a continuous atomic fountain for in situ magnetometry
在原子喷泉中观察到的拉姆齐条纹是由单个原子信号的叠加形成的。由于原子束残余温度，原子具有略微不同的轨迹，因此暴露于不同的平均磁场和速度相关的拉姆齐相互作用时间。因此，速度分布和磁场轮廓都印在塞曼敏感微波跃迁上观察到的拉姆齐条纹中。在这项工作中，我们进行傅立叶分析的测量拉姆齐信号检索的时间平均磁场与不同的轨迹和原子束的速度分布。我们使用这些信息来重建拉姆齐条纹，并建立一个解析表达式的整体观察到的拉姆齐图案的位置。
2011-04-01 physics.atom-ph
A frequency shift compensation method for light shift and vapor-cell temperature shift in atomic clocks
针对紧凑型原子钟长期不稳定性的两大主因（光频移和蒸气室温度频移），提出“共振偏移”锁定方法，通过额外偏移锁定频移抵消原子共振偏移，并在778 nm铷双光子标准上验证，实现净频率影响趋近于零。
2024-05-23 physics.atom-ph physics.optics
Photonic Band Gaps in One-Dimensionally Ordered Cold Atomic Vapors
利用激光驻波囚禁的冷原子，实验研究了光在一维有序原子结构上的布拉格光的反射。通过微调的周期性，我们达到了由于层之间的折射率对比度的多次反射的制度，产生前所未有的高反射效率的80%。根据先前的预测，这一结果可以通过在这样的系统中发生光子带隙来解释。
2011-06-06 physics.atom-ph physics.optics
Heading-error-free optical atomic magnetometry in the Earth-field range
本文提出一种基于准直的铷-87原子磁力仪，利用单一磁共振峰和分离的超精细跃迁消除地磁场下的非线性塞曼航向误差，室温灵敏度达9 fT/√Hz。
2022-04-11 physics.atom-ph
Strong relative intensity squeezing by 4-wave mixing in Rb vapor
我们测量了热铷蒸气中受激非简并四波混频产生的探测光束和共轭光束之间的-3.5dB（经损耗校正后为-8.1dB）相对强度压缩。与早期基于二能级系统饱和的原子蒸气压缩观测不同，我们的方案在三能级系统中使用了基于基态相干性的共振非线性。由于该方案产生窄带，压缩光附近的原子共振，它是感兴趣的实验涉及冷原子或原子系综。
2006-07-27 physics.atom-ph physics.optics
Self-calibrating vector atomic magnetometry through microwave polarization reconstruction
原子磁力仪是测量磁场的最灵敏的方法之一。利用铷原子超精细跃迁的偏振特性，提出了一种将自然标量原子磁强计转换为矢量磁强计的方法。首先，我们使用自校准方法完全确定所施加微波场的极化椭圆，即光原子相互作用提供在正交实验室框架中了解场所需的一切的方法。然后，我们使用极化椭圆作为由麦克斯韦方程组定义的三维参考来测量所施加的静态场的方向。虽然是用被囚禁的原子来演示的，但这种技术可以应用于原子蒸气或各种类似原子的系统。
2018-07-10 physics.atom-ph quant-ph
Redistribution of light frequency by multiple scattering in a resonant atomic vapor
光在共振原子蒸气中的传播可以被认为是一个多重散射过程，其中每个散射事件都会重新分配光子的方向和频率。特别是，频率重新分布可能导致光子的莱维飞行，直接影响光在共振原子蒸气中的传输特性，并将这种传播变成超扩散过程。在这里，我们报告的蒙特卡罗模拟开发的研究在共振热蒸汽中的光的光谱的演变。我们观察到的光谱的逐渐变化和它的收敛到一个政权的完整的频率重新分布的散射事件的数量增加。我们还分析了蒸气中光子在发射和反射之间的步长的概率密度函数，它决定了光漫射的统计特性。我们观察到两种不同的制度在光传输：超扩散时，蒸汽被激发线中心附近和正常的扩散激发远离线中心。由于发射频率和吸收频率之间的相关性，即使在许多吸收/再发射循环之后，对于远离共振的激发也没有达到完全频率重新分布的状态。
2015-06-18 physics.atom-ph physics.optics
Measurement of Spin Projection Noise in Broadband Atomic Magnetometry
我们使用量子非破坏自旋测量来测量宽带原子磁力计的灵敏度。一个冷的，偶极捕获的铷原子样品在非磁性环境中提供了一个长寿命的自旋系统，并通过顺磁法拉第旋转进行非破坏性探测。校准过程采用已知的参考状态，最大熵或“热”自旋状态和基于定量成像的原子计数，以识别探针和自旋系统中的电子，量子和技术噪声。测量实现的灵敏度比投影噪声水平高2.8 dB（如果抑制光学噪声，则高6dB），并且将实现挤压增强宽带磁力测定[Geremia等人PRL 94，203002（2005）]。
2009-11-24 physics.atom-ph quant-ph
Two-Photon Dichroic Atomic Vapor Laser Lock Using Electromagnetically Induced Transparency and Absorption
我们演示了一种在弱磁场存在下将激光频率锁定到Rb蒸气中两个激发态之间跃迁的技术。我们使用的梯子配置从特定的超精细子级的5S 1/2，5 P 3/2，和5D 5/2水平。这种原子构型可以显示电磁诱导透明和吸收过程。误差信号来自探测光束的两个正交偏振所感受到的透明度或吸收的差异。一个简化的模型是在良好的定量协议与观测信号的实验参数。我们已经使用这种技术将激光的频率锁定在原子共振之外的1.5 GHz。
2009-05-14 physics.atom-ph physics.optics
50 mm $\times$ 50 mm Cesium Atomic Vapor Cell for Terahertz Imaging: Implementation and Application
ShanghaiTech University（上海科技大学）
本文提出一种基于定制放大铯原子蒸气室和优化光束整形架构的50毫米×50毫米太赫兹成像系统，在0.55太赫兹下实现近衍射极限高分辨率成像，并实时展示液滴扩散，拓展了里德伯原子传感器应用。
2025-09-26 physics.atom-ph physics.optics
Ultra-bright omni-directional collective emission of correlated photon pairs from atomic vapors
自发四波混频可以从原子蒸气中产生高度关联的光子对。我们发现，在无反冲几何结构中，偶极禁戒跃迁的多光子泵浦可以在整个4π立体角内产生超亮对发射，同时强烈抑制背景瑞利散射和相关的原子加热。这样的系统可以以每秒约10 ^12的速率产生光子对，只要给出10 ~ 100的中等光学深度，该系统可以以较低的产生速率产生具有亚自然带宽的成对光子。我们推导出基于速率方程的集体原子布居和相干动力学理论，并提出了一个玩具模型的数值模拟，以及现实的模型系统的基础上133 Cs和171 Yb的水平结构。最后，我们证明了暗态绝热跟随（EIT）和/或时间尺度层次结构保护成对的光子从重吸收，因为它们通过光学厚的样品传播。
2009-11-19 physics.atom-ph physics.optics
Effects of high pulse intensity and chirp in two-dimensional electronic spectroscopy of an atomic vapor
以铷原子蒸气为洁净模型系统，在高度非微扰区实验研究了高脉冲强度和啁啾对二维电子光谱信号的影响。数据分析基于高阶费曼图和系统响应的非微扰数值模拟进行。结果表明，高阶的贡献可能会导致一个根本的变化的静态外观和拍频图的二维光谱和啁啾脉冲增强或抑制不同的高阶路径。我们进一步给出了阈值强度的估计，超过该阈值强度，高强度效应对于所考虑的系统变得可见。
2021-09-09 physics.atom-ph physics.optics
Rydberg Raman-Ramsey (R${}^3$) resonances in atomic vapor
本文提出利用拉姆齐询问方法（时间或空间分离激光束）降低里德伯EIT谱线宽度，理论预测可显著减小线宽，有望提高基于里德伯原子蒸气的电场传感器灵敏度，并讨论了初步实验尝试。
2023-10-16 physics.atom-ph physics.optics
Hybrid optical pumping of optically dense alkali-metal vapor without quenching gas
光学厚的原子蒸气的光学泵浦通常需要猝灭缓冲气体，例如N $_{2}$，以防止非偏振光子的辐射捕获，这将使原子去偏振。我们表明，在K金属中存在的微量污染的Rb的光泵浦的结果在4.5倍更高的K比直接光泵浦的K在没有N $_{2}$的偏振。这样的自旋交换极化转移从光学薄的物种是有用的，在各种领域，包括自旋极化核散射目标和电子束，量子非破坏自旋测量，和超灵敏磁力。
2010-09-26 physics.atom-ph
Photonic properties of one-dimensionally-ordered cold atomic vapors under conditions of electromagnetically induced transparency
实验研究了电磁感应透明条件下一维光晶格中冷原子的光子学性质。我们发现，这样的介质有两个光子带隙。其中之一是在透明窗口，并产生了布拉格镜，这是光谱非常窄，动态可调。我们讨论了这个系统的优点和局限性。作为一个可能的应用说明，我们展示了一个双端口全光开关。
2012-08-08 physics.atom-ph physics.optics
Microscopic characterization of Lévy flights of light in atomic vapors
研究了近共振光在多普勒展宽原子蒸气中的多次散射。我们的实验特征的连续散射事件之间的步骤的长度分布。得到的幂律是一个超扩散行为的特点，罕见的，但很长的步骤（列维飞行）占主导地位的运输性能。
2013-06-25 cond-mat.dis-nn physics.atom-ph physics.optics
Application of atomic magnetometry in magnetic particle detection
我们证明了检测的磁性粒子进行的水在连续流动中使用原子磁梯度仪。介绍了三种类型的磁性颗粒的研究：单个钴颗粒（直径~150 μ m，多畴）、超顺磁性磁铁矿颗粒悬浮液（直径~1 μ m）和铁磁性钴纳米颗粒（直径~10 nm，磁化强度120 kA/m）。估计检测限为20 μ m直径为一个单一的钴颗粒在水流速为30毫升/分钟，5x10^3磁铁矿颗粒在160毫升/分钟，和50 pl的特定铁磁流体在130毫升/分钟。我们的方法可能的应用进行了讨论。
2006-09-22 physics.atom-ph physics.ins-det
Dichroic atomic vapor laser lock with multi-gigahertz stabilization range
介绍了一种利用缓冲气体填充的毫米级气室的二向色原子蒸气激光锁（DAVLL）系统。该系统提供了与使用大体积蒸气室的常规DAVLL系统可实现的类似的稳定性，但具有几个重要的优点。除了其紧凑性之外，它还可以在光学转变周围的数千兆赫范围内提供连续稳定性。该范围可以通过改变蒸汽的温度或通过在适当压力下施加缓冲气体来控制。特别是，我们实验证明了该系统的能力，锁定激光频率之间的两个超精细组件的$^{85}$ Rb基态或远至16 GHz的距离最近的光学过渡。
2016-07-06 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Study of EIT resonances in an anti-relaxation coated Rb vapor cell
我们证明-实验和理论-在电磁感应透明（EIT）中获得的共振可以是明亮的和黑暗的。实验是利用超精细跃迁的磁子能级在D $_1$线的$^{87}$ Rb。次级的简并通过具有值为27 G的磁场来去除。原子被包含在一个室温的蒸汽室中，在壁上有抗弛豫涂层。基于双区模型的理论分析很好地再现了实验光谱。这种具有亮和暗共振的能力有望在光的亚光速和超光速传播以及灵敏的磁力测量中应用。
2018-03-23 physics.atom-ph
Ultra-bright biphoton emission from an atomic vapor based on Doppler-free four-wave-mixing and collective emission
我们提出了一种新的蝴蝶能级方案，从原子蒸气中产生高度相关的光子对。利用多光子无多普勒泵浦，背景瑞利散射是偶极禁止的，并且允许在所有方向上的集体发射。这导致在全$4π$立体角中同时生成可用对。如果$\sim 10^6$原子的系综大小适中，收集这些对可以以每秒$\sim 10^{12}$的速率产生光子对。
2009-01-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optical atomic magnetometry for magnetic induction tomography of the heart
我们报告使用射频光学原子磁力仪的磁感应断层扫描测量。我们演示了不同的电导率放置在传感器附近的虚拟目标的成像，在室温下，在无屏蔽的环境中，没有背景减法。该系统产生的图像准确地再现了实际物体的特征。此外，我们进行有限元模拟，以评估与我们的系统测量低电导率生物组织的潜力。我们的研究结果表明，基于光学原子磁力计的仪器的可行性磁感应断层扫描成像的生物样品，特别是在心脏中的映射异常电导率。
2016-05-03 physics.atom-ph physics.ins-det physics.med-ph
Visualization of magnetic fields with cylindrical vector beams in a warm atomic vapor
我们提出并证明了一个实验的实施方案，观察磁场的空间特征的吸收分布在一个温暖的原子蒸气。径向偏振的矢量光束在横向磁场的作用下，穿过原子蒸气时会产生花瓣状的吸收斑图。空间吸收图案随着磁介质方位角的改变而旋转，而其对比度随着磁场的纵向分量的增加而减小。通过分析透射图案的强度分布，我们可以确定磁场强度。我们的工作为研究基于原子的三维磁场分布提供了一个框架。
2021-10-02 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Light storage in a room temperature atomic vapor based on coherent population oscillations
本文报道了在室温原子气室中基于相干布居振荡（CPO）的光存储的实验观察。在亚稳态$^4$ He中，通过偏振选择的$Λ$系统的基态能级之间使用超箭头CPO，这样的光存储被实验证明是相位保持的。因为它不涉及任何原子相干性，所以它具有对诸如小的磁场不均匀性的退相效应鲁棒的优点。存储时间受到$Λ$系统基态的布居寿命的限制。
2014-10-21 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A heated vapor cell unit for DAVLL in atomic rubidium
介绍了一种用于实现铷原子D2跃迁二向色原子蒸气激光锁（DAVLL）的小型加热蒸气室装置的设计和性能。将5 cm长的蒸汽室置于双螺线管布置中以产生所需的磁场;来自螺线管的热量用于增加蒸汽压力和相应的DAVLL信号。我们的特点是实验上的DAVLL信号的磁场和细胞温度的重要特征的依赖性。对于较弱的跃迁，信号的幅度和梯度都增加了一个数量级。
2007-11-06 physics.atom-ph
Stroboscopic back-action evasion in a dense alkali-metal vapor
我们在实验上探索了自旋交换弛豫存在下热钾蒸气中原子自旋的量子非破坏（QND）测量。我们展示了一种新的技术，通过频闪调制的探测光的反作用逃避。利用这种方法，我们研究了自旋大于1/2的原子的自旋噪声与极化的关系，并与一个简单的理论模型取得了很好的一致。我们指出，在自旋弛豫速率随时间变化的快速自旋交换系统中，使用QND测量可以提高原子磁力测量的长期灵敏度。
2010-11-11 physics.atom-ph quant-ph
Orchestrating optical pumping with magnetic field for enhanced magnetometry
针对非耦合原子态限制激光-原子相互作用的问题，本文结合双色光与特定磁场调控85Rb光泵浦，使磁共振振幅提升逾7倍，可用于增强原子磁力计灵敏度。
2023-04-27 physics.atom-ph
Hyperpolarized xenon nuclear spins detected by optical atomic magnetometry
本文报道了一种基于调频光非线性磁光旋转（FM NMOR）的原子磁力仪，用于探测氙气的核磁化。用原子传感器（其对施加到样品上的0.45 G的引导场不敏感;传感器处的独立偏置场为$140 μ$ G）测量在检测装置远程制备的自旋交换极化氙样品（$1.7 $ cm $^3$，压力为$5 $ bar，天然同位素丰度，极化1%）的磁化。由氙样品在10 cm直径原子传感器上感应的$\sim 10 $ nG的平均磁场用信噪比$\sim 10$检测，受磁环境中的残余噪声限制。讨论了现代原子磁力仪作为核磁共振探测器和用于磁共振成像的可能性。原子磁力计似乎非常适合新兴的低场和远程检测磁共振应用。
2004-04-21 physics.atom-ph physics.chem-ph
