Enhanced spectral profile in the study of Doppler-broadened Rydberg atoms
电磁感应透明（EIT）效应与里德伯态原子的结合由于其在光子-光子相互作用或量子比特操作中的潜在应用而引起了人们的极大关注。本文研究了室温下$^{87}$ Rb原子的Rydberg-EIT谱。不同实验参数下的光谱数据均表明，EIT透明度对比度随探针强度的变化先增强，达到最大值后逐渐衰减。最佳探测场强下的光谱轮廓对比度比弱探测场强下的光谱轮廓对比度提高了$2-4$倍。此外，频谱的信噪比可以潜在地提高1或2个数量级。我们提供了一个理论模型来解释这种行为，并阐明了其内在机制。我们的工作克服了由于里德伯极化激元的表观弛豫速率和弱耦合跃迁强度所造成的里德伯EIT谱信号弱的障碍，为里德伯EIT研究提供了有用的知识。
2017-04-11 physics.atom-ph
Ienversionless gain in an optically-dense resonant Doppler-broadened medium
研究了四能级多普勒展宽介质中的共振非线性光干涉过程。研究了强吸收共振气体中两个较长波长辐射在相干量子控制下的放大和光开关特性。的主要成果说明与虚拟实验，旨在无反转的短波长放大，这也解决了在这方面的不足，在最近的实验。与光学致密的钠二聚物蒸气中的实验相关的数值模拟，我们显示了光开关的最佳条件和探测辐射的预期增益，这是振荡阈值以上。
2000-08-09 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Coherence-controlled transparency and far-from-degenerate parametric gain in a strongly-absorbing Doppler-broadened medium
在非简并双Lambda多普勒展宽介质中，当反斯托克斯辐射的无反转增益大于振荡阈值时，将伴随斯托克斯增益。数值模拟应用于二聚钠蒸汽的结果说明。示出了通过介质和驱动辐射参数的微小变化控制的从吸收到增益的光学切换，所述驱动辐射参数处于小于每个分子一个光子的水平。相关视频/音频剪辑见：A.K. Popov，S.A. Myslivets和T.F. George，Optics Express Vol.7，No.3，148（2000）（http：//epubs.osa.org/oearchive/source/22947.htm）或下载：http://kirensky.krasn.ru/popov/opa/opa.htm
2000-08-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
High and uniform coherence creation in Doppler broadened double lambda-like atomic system by a train of femtosecond optical pulses
本文详细分析了利用几个周期的超短高斯脉冲训练在四能级双量子阱类原子系统中产生相干的过程。分析了多普勒展宽的影响。使用低重复频率的脉冲可以在原子系综中的所有速度群之间产生高相干性。在不同的径向位置内的原子束横截面的脉冲数的函数的相干性的积累训练也报道。我们发现，具有较低重复频率的脉冲训练能够在原子系统的相当大的部分中产生高的且几乎均匀的相干性。
2014-07-07 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Quantum-Enhanced Velocimetry with Doppler-Broadened Atomic Vapor
传统上，测量质心（c.m.）原子系综的速度依赖于测量系综中单个原子的吸收光谱的多普勒频移。在确定c.m.时，绘制出系综的速度分布是必不可少的。速度，使用这种技术。因此，高灵敏度的测量需要准备一个狭窄的多普勒宽度的合奏。在这里，我们使用的光通过移动的室温原子蒸气细胞的色散测量，以确定在一个Single Shot与短期的灵敏度为5.5 $μ$ m-s $^{-1}$ Hz $^{-1/2}$的细胞的速度。在电磁感应透明条件下，通过对探测光的辅助跃迁产生量子干涉来增强介质的色散。与单个原子的测量不同，这种方法是基于原子的集体运动，可以感测到原子的c.m.。在不知道其速度分布的情况下，我们的结果提高了3个数量级的以前的测量，并可用于设计一个紧凑的基于热原子的运动传感器。
2020-03-07 physics.atom-ph quant-ph
Interference at quantum transitions: lasing without inversion and resonant four-wave mixing in strong fields at Doppler-broadened transitions
研究了强共振电磁场作用下量子跃迁的非线性干涉过程对吸收、放大、折射率以及四波混频过程的影响。耦合跃迁的多普勒展宽，非相干激发，弛豫过程，以及与耦合能级相关的功率饱和过程被考虑在内。我们考虑了闭合态（基态）和开放态（激发态）的能级构型。通过简单的参数替换，得到了各种V、λ和H构型干涉跃迁的光学特性（包括无反转增益和吸收消失时的增强折射率）的通用表达式。在喇曼组态中，也导出了共振四波混频的类似表达式。多普勒展宽的关键作用。该理论被应用到一些最近的和潜在的实验的数值分析。
2000-05-27 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optical properties of an inhomogeneously broadened multilevel V-system in the weak and strong probe regimes
本文用密度矩阵方法建立了一个理论模型，研究了弱探测场和强探测场对$^{87}$ Rb D2线非均匀加宽的多级V系统光学性质的影响。我们考虑的情况下，固定以及移动的原子，并在室温下进行热平均。多个激发态的存在导致非对称的吸收和色散分布。在弱探测区，我们观察到了部分透明窗口，这是由于在谱线中心的跃迁路径之间发生了相长干涉。在室温蒸汽中，我们得到了增加的线宽的透明窗口和陡峭的正色散。对于强探测机制，具有正常色散的透明窗口切换到在线中心处具有异常色散的增强吸收。在这里，我们展示了电磁感应透明（EIT）如何依赖于所施加的场的极化。我们还讨论了我们的系统的瞬态行为，这与相应的吸收和色散曲线吻合得很好。这一研究有助于理解光开关和群速度的可控性。
2015-12-03 physics.atom-ph
Efficient cloning and dragging of microwave pulse into optical frequency pulse in a Doppler-broadened atomic medium
研究了弱光脉冲通过闭合$Λ$原子系统的传输，其中超精细能级与微波脉冲耦合。在三光子共振条件下，观察到探测脉冲的形状被微波脉冲沿介质传播的形状克隆。探测脉冲的时间位置被拖到微波脉冲的时间位置。在傅立叶域中导出了相应跃迁的介质线性磁化率的简单表达式。利用该表达式进行了动力学数值分析，结果表明，这种新效应是由微波脉冲引起的超精细跃迁的基态相干性引起的。
2016-10-27 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Homogenization of Doppler broadening in spin noise spectroscopy
通过测量D2线附近的自旋感应法拉第旋转涨落，对掺有缓冲气体的铯原子蒸气的自旋噪声进行了实验研究。在这些条件下，已知由于多普勒效应，谱线强烈地不均匀加宽。尽管如此，自旋噪声功率的光谱，正如我们所发现的，具有均匀加宽线的特征形状，线中心处有凹陷。这一事实与以前对非均匀量子点系综的研究结果形成鲜明对比。此外，双色实验测量了两个探测波长的法拉第旋转波动的相关性，以一种非常壮观的方式表明，这些波动要么是相关的，要么是相关的，这取决于两个波长是在共振的同一侧，还是在不同的一侧。实验数据解释内开发的理论模型，考虑到动力学和自旋动力学的Cs原子。结果表明，在自旋噪声测量中，法拉第旋转噪声谱的非预期行为和光学跃迁的有效均匀化与原子的动量弛豫时间相对于自旋弛豫时间较小有关。
2017-10-26 physics.atom-ph
Laser induced birefringence in a wavelength-mismatched cascade system of inhomogeneously broadened Yb atoms
报道了在强泵浦场和探测场作用下，非均匀展宽镱原子的波长失配级联系统（J=0 \leftrightarrow J=1 \leftrightarrow J=0跃迁）中的激光感生双折射现象。研究了固定频率下强探测场的两个圆偏振（σ_p^+和σ_p^-）分量的透射谱，这取决于圆偏振（σ_c^-）耦合场与双光子共振的失谐量。我们发现，σ_p^+（σ_p^-）偏振分量具有窄的电磁感应吸收（透明）谱。密度矩阵方程的数值解与实验结果定性一致。通过探测探测光场的斯托克斯参量，获得了无多普勒色散的LIB信号，使我们能够在没有频率调制的情况下稳定耦合激光的频率。
2004-11-03 physics.atom-ph physics.optics
Doppler narrowing, Zeeman and laser beam-shape effects in $Λ$-type Electromagnetically Induced Transparency on the $^{85}$Rb D2 line in a vapor cell
在无缓冲气体的无反弛豫涂层的热汽室中研究了$Λ$型电磁感应透明（EIT）对Rb D2跃迁的影响。实验数据显示了速度选择性光抽运和EIT共振的显著特征。本文研究了在高达12高斯的磁场中EIT线的塞曼分裂。其中一个塞曼分量没有一阶位移，其二阶位移与理论符合得很好。这种磁场不敏感的EIT共振的半峰全宽（FWHM）由于多普勒变窄而减小，在所研究的范围内在Rabi频率上线性缩放，并且在最低功率下达到约100 kHz。这些观测结果与文献\cite{PhysRevA.66.013805,7653385}中提出的多普勒展宽介质的分析模型一致。使用林德布拉德方程的数值模拟揭示了横向激光强度分布和两个$Λ$ -EIT系统必须包括在内，以充分考虑所测量的信号的线宽和线形。讨论了由剩余光频涨落、原子与壁面碰撞和痕量气体碰撞等效应引起的基态退相干。
2020-07-01 physics.atom-ph
Velocity-selective resonance dips in the probe absorption spectra of Rb D2 transitions induced by a pump laser
我们报告的实验观察速度选择性共振的多普勒展宽探测吸收光谱的85 Rb和87 Rb的D2跃迁的存在下，一个强大的共同传播的泵浦激光锁定到一个频率内的多普勒轮廓的过渡。具有允许的超精细跃迁的间隔的三个凹陷的集合可以通过调谐泵浦激光器频率而沿着多普勒轮廓移动，该泵浦激光器频率指示泵浦激光器频率与速度偏移的探测激光器频率之间的谐振。
2004-04-26 physics.atom-ph physics.class-ph
Single-photon-level sub-Doppler pump-probe spectroscopy of rubidium
我们提出并证明了铷吸收的泵浦探测光谱，它揭示了$^{5}$ S $_{1/2} \leftrightarrow$ $^{5}$ P $_{3/2}$（D2）跃迁的亚多普勒超精细结构。反向传播的泵浦和探测激光器的频率是独立可调的，探测器工作在单光子水平。扫描激光频率时测得的二维光谱显示出荧光、多普勒展宽吸收下降和亚多普勒特征。泵浦和探测激光器之间的失谐允许补偿室温蒸气中所有原子速度的多普勒频移，这意味着我们观察到光束中所有原子的亚多普勒特征。我们详细介绍了一个理论模型的系统，其中包括荧光，饱和效应和光泵，并与测量光谱进行比较，发现平均绝对百分比误差为4.17%。在未来，这种技术可以帮助激光器的频率稳定，单光子探测器可以被单光子源取代。
2020-07-16 physics.atom-ph quant-ph
Four-wave mixing at maximum coherence and eliminated Doppler broadening controlled with the driving fields
研究了共振多普勒展宽介质中四波混频过程的相干量子控制的新可能性。我们提出了一种提高非线性光转换量子效率的方法。与此同时，与基于相干布居俘获的方法相比，它允许降低所需的基本光束强度。分析的主要结果与数值模拟内解决一个实际的介质说明。
2000-08-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Nonlinear absorption and refraction in near-detuned rubidium vapor
利用z扫描技术，我们测量了热原子铷蒸气在D2线多普勒轮廓内的自感吸收和折射非线性行为。我们观察到大的非线性振幅和相位效应，只有几十微瓦的入射功率。我们的结果与基于多普勒展宽二能级系统解析模型的数值计算结果符合得很好。
2003-09-02 physics.atom-ph physics.optics
Doppler-assisted quantum resonances through swappable excitation pathways in Potassium vapor
本文报告了在$^{39}K$蒸汽中因多普勒效应导致激发路径交换而观察到的亚自然线宽量子干涉现象，通过主方程绝热消除解释了透明到吸收的转换，为激光稳频和量子存储提供了新应用。
2024-03-27 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Absolute absorption on the potassium D lines:theory and experiment
我们提出了一个详细的研究的绝对多普勒展宽吸收的探测光束扫描整个钾D线在热蒸汽。在4S $\rightarrow$ 4P跃迁上测量了使用弱探针的光谱，并与Zentile等人（2015）在代码ElecSus中详细描述的电极化理论模型进行了比较。还对4S $\rightarrow$ 5P转换与ElecSus的适应版本进行了比较。这是ElecSus在原子基态超精细分裂小于Doppler宽度的原子上的首次实验测试。一个很好的协议，发现在各种温度下与均方根误差$\sim 10^{-3}$的ElecSUS和实验测量。我们还演示了使用ElecSus作为原子蒸气测温工具，并提出了一种可能的新的测量技术的过渡衰变率，我们预测有一个精确的$\sim$ 3 kHz。
2015-06-22 physics.atom-ph
High-optical-depth, sub-Doppler-width absorption lines at telecom wavelengths in hot, optically driven rubidium vapor
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院）
通过强控制场 Dress 中间态，实现高温铷蒸气在电信波长处的高光学密度与亚多普勒宽度吸收线。
2026-09-21 physics.atom-ph quant-ph
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
Observation of Motion Dependent Nonlinear Dispersion with Narrow Linewidth Atoms in an Optical Cavity
作为使用超稳定腔的现有技术的激光频率稳定的替代方案，已经提出利用具有窄跃迁的原子与光学腔的耦合的非线性效应。在这里，我们已经构建了这样一个系统，并观察到一个强耦合的锶-88原子样品的光学腔的窄光线的非线性相移。几mK的样品温度提供了一个域，其中多普勒能量尺度比光学跃迁的窄线宽大几个数量级。这使得系统对影响腔场传输和相位的速度相关的多光子散射事件（多普勒）敏感。通过改变原子数和腔内功率，我们系统地研究了这种非线性相位特征，它显示出与温度低得多的样品大致相同的特征。这个演示在一个相对简单的系统中打开了新的可能性，替代路线的激光稳定在100兆赫以下的水平和超辐射激光源涉及窄线原子。在这里获得的相关的运动效应的理解有直接的影响，其他原子钟时，用于与超箭头时钟过渡。
2015-04-20 physics.atom-ph
High contrast resonances of the coherent population trapping on sublevels of the ground atomic term
以铯原子Doppler展宽D ~ 2谱线组成的非封闭三能级Λ系统为例，在对向传播的双频激光辐射作用下，探测单色光透射时出现的窄的、高对比度的相干布居俘获共振，并进行了分析。这些非平凡共振直接由Λ-系统的确定的下能级上的俘获原子布居数决定，可用于原子频标、灵敏磁力计和原子和分子的高分辨激光光谱学。
2012-01-25 physics.atom-ph quant-ph
Effect of Closely-Spaced Excited States on Electromagnetically Induced Transparency
电磁感应透明（EIT）是一种众所周知的现象，部分原因在于其对诸如量子存储器和量子门之类的量子器件的适用性。由于计算的简单性，EIT通常用三电平λ系统建模。然而，这个简化的模型并没有捕捉到真实原子的EIT实验的所有物理过程。我们从理论上研究了两个紧密间隔的激发态对EIT和非共振拉曼跃迁的影响。我们发现，光场与两个激发态的相干相互作用可以增强EIT的传输，并使EIT峰的宽度变宽。然而，具有不等偶极强度的跃迁的系统的双光子共振频率的偏移导致当考虑多普勒展宽时甚至在无退相干的理想条件下可以实现的最大透明度的降低。结果，在蒸气室中不能实现完全透明。只有当两个激发态之间的间隔为多普勒宽度的量级或更大时，才能恢复完全透明。此外，我们发现非共振拉曼吸收增强，其共振频率移动。最后，我们提出的实验EIT测量的D1线的$^{85}$ Rb同意的理论预测时，考虑到相互作用的领域与四个级别。
2021-04-17 physics.atom-ph quant-ph
Sub-Doppler Laser Cooling using Electromagnetically Induced Transparency
我们提出了一个亚多普勒激光冷却机制，利用电磁感应透明（EIT）现象产生的独特的光谱特征和极端的色散。EIT是具有多个内部量子态的原子在适当频率的激光场照射下所经历的一种相消量子干涉现象。通过将激光从“暗共振”中稍微失谐，我们观察到，在透明窗口内，原子可以受到很强的粘性力，而仅被自发光子散射引起的扩散轻微加热。与其他激光冷却方案（例如偏振梯度冷却或EIT边带冷却）相比，不需要外部磁场或强外部限制势。使用半经典近似，我们推导出解析定量表达式的稳态温度，这是证实了全量子力学数值模拟。我们发现，最低可达到的温度接近单光子反冲能量。除了耗散力外，原子还受到一个定态保守势的作用，这就导致了空间约束的可能性。我们发现，在典型的实验参数下，这种效果是弱的，稳定的捕获是不可能的。
2016-10-10 physics.atom-ph physics.optics
