Pump-probe studies of resonantly saturated selective reflection from high-density rubidium vapor
该研究针对YAG窗口-高密度铷蒸气界面的非线性选择性反射,通过泵浦-探测实验探究不同原子密度和泵浦光强下的光谱特性,发现泵浦光强增大会减小反射共振的幅度与宽度,提出可基于该效应研发全光调制器。
2024-07-09 physics.atom-ph physics.optics
A pump-probe study of the formation of rubidium molecules by ultrafast photoassociation of ultracold atoms
本文介绍了超冷铷分子光缔合产生的泵浦-探测实验研究和数值模拟。松散结合的激发态二聚体的形成被观察到作为第一步走向一个完全相干的泵浦转储方法的稳定Rb $_2$到其最低的地面振动状态。的人口,有助于泵探测过程的特征在于,并发现是从一个背景人口的预相关的分子不同。
2009-09-08 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Compact Plug and Play Optical Frequency Reference Device Based on Doppler-Free Spectroscopy of Rubidium Vapor
光学频率基准的紧凑性、鲁棒性和自主性是地面和空间移动系统可靠运行的先决条件。我们提出了一个独立的即插即用的光学频率基准设备的基础上的频率调制光谱的D2跃迁在780 nm的铷。在按下单个按钮之后,基于[J. Opt. Soc. Am. B 38,1885-1891(2021)],完全自主工作,并产生6 mW的频率稳定光,其相对频率不稳定性在1 s时为1.4e-12,在1 e5 s平均时间时低于1 e-11。我们描述了该设备的设计,调查的热特性影响的输出频率,并证明短期的频率稳定性改善贝叶斯优化器改变调制参数。
2022-02-01 physics.atom-ph physics.optics
A Multi-Pass Optically Pumped Rubidium Atomic Magnetometer with Free Induction Decay
介绍了一种射频磁场驱动的自由感应衰减(FID)型光泵铷原子磁力仪。从时域和频域研究了铷蒸气室温度、抽运光功率、射频磁场和静磁场强度等参数对FID信号幅度和半高宽的影响。同时,通过改变探测束与原子系综相互作用的光路,比较了探测束单程和三程情况下磁强计的灵敏度。与探测光单程情况下的~21.2 pT/Hz^(1/2)灵敏度相比,探测光三程情况下的FID信号幅度显著增强,灵敏度提高到~13.4 pT/Hz^(1/2)。本文的研究为后续研究不同缓冲气体压强对半高宽的影响提供了参考,也为进一步提高FID铷原子磁强计的灵敏度,采用偏振压缩光作为探测光,使其灵敏度超过光散粒噪声水平奠定了基础。
2023-01-20 physics.atom-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
Sub-Doppler rubidium atom cooling using a programmable agile integrated PZT-on-SiN resonator
University of California Santa Barbara(加州大学圣塔芭芭拉分校);University of Wisconsin-Madison(威斯康星大学麦迪逊分校);U.S. Army Research Laboratory(美国陆军研究实验室)
该研究提出了一种基于半导体激光器和PZT谐振器的可编程光学频率源,实现了无需外部调制器的rubidium原子亚德勒效应冷却,达到16微开尔文的原子云温度。
2026-01-16 physics.atom-ph physics.optics
A saturation-absorption rubidium magnetometer with multilevel optical Bloch-equation modeling for intermediate-to-high fields
University of Wisconsin–Madison(威斯康星大学麦迪逊分校)
提出SASHMAG原子传感器,利用铷-87在超精细帕邢-巴克区通过多级光学布洛赫方程建模和物理约束优化,实现0.2-0.4 T磁场测量,精度±0.0017 T。
2026-06-11 physics.atom-ph quant-ph
Enhancement of level-crossing resonances in rubidium atoms by frequency control of the exciting radiation field
研究了非零磁场中激发态能级交叉引起的磁光共振。对铷原子$D_2$线的跃迁进行了实验测量。这些测量的信号被描述的理论模型,考虑到所有相邻的超精细跃迁,在外部磁场中的磁子级的混合,激发激光辐射的相干特性,和多普勒效应。在较宽的激光功率密度范围内,实验测量值与理论模型吻合较好。我们进一步表明,当激发态的超精细分裂大于多普勒展宽时,能级交叉峰的对比度可以对激发激光辐射的频率变化敏感,小到几十兆赫。
2013-01-03 physics.atom-ph
Rubidium Spectroscopy at 778-780 nm with a Distributed Feedback Laser Diode
我们用单模连续波分布反馈(DFB)半导体激光二极管对铷进行了高分辨光谱测量。记录到85 Rb和87 Rb的D_2线饱和谱,其分辨率接近自然线宽。发射频率被主动稳定到无多普勒跃迁,相对精度优于7/10^9,仅使用商业上可用的伺服设备。80 mW的输出功率足以允许87 Rb的5S-5D跃迁的双光子光谱学。此外,我们报告的DFB二极管的光谱特性,其调谐范围和频率调制特性。用高分辨率无多普勒双光子光谱法测定的二极管激光器的线宽为4 MHz,而不应用任何主动稳定技术。对于低于5 us的时间尺度,线宽下降到2 MHz以下。
2004-10-27 physics.atom-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
Non-linear spectroscopy of rubidium: An undergraduate experiment
在本文中,我们描述了两个互补的非线性光谱方法,都允许实现原子气体的多普勒光谱。首先,我们利用饱和吸收光谱研究了铷原子$5{\rm S}_{1/2}\to 5{\rm P}_{3/2}$跃迁的结构。使用一个稍微修改的实验装置,多普勒无双光子吸收光谱,然后进行$5{\rm S}_{1/2}\to 5{\rm D}_{5/2}$过渡铷,导致精确测量的超精细结构的$5{\rm D}_{5/2}$能级。此外,双光子跃迁的电偶极选择规则进行了研究,首先通过修改激发激光的偏振,然后通过测量双光子吸收光谱时,磁场施加接近铷蒸气。所有的实验进行相同的光栅反馈激光二极管,提供了一个机会,比较不同的高分辨率光谱方法,使用一个单一的实验设置。这些实验可以使学生熟悉量子力学选择定则、原子光谱和塞曼效应。
2009-02-18 physics.atom-ph physics.ed-ph
Doppler-free Fourier transform spectroscopy
利用铷原子蒸气5S-5D跃迁的双光子激发光谱,论证了利用双激光频率梳实现亚多普勒宽带多外差光谱的可行性。
2017-06-09 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Magic wavelengths for lattice trapped Rubidium four-level active optical clock
从$5s_{1/2}$基态抽运到$6p_{1/2}$态后,铷四能级主动光钟将建立$6s_{1/2}$和$5p_{1/2,3/2}$之间的布居数反转。本文计算了晶格俘获激光引起的交流斯塔克频移,它是晶格俘获铷原子四能级有源光钟时钟跃迁频移的主要原因。发现了几个能形成所需光晶格俘获势的魔波长。通过选择合适的俘获激光强度和线宽,估计了由俘获激光交流斯塔克位移引起的时钟跃迁的分数频率不确定度小于10^-18
2012-07-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Detuning Tunable OAM Generation via Double-$Λ$ Four-Wave Mixing in Hot Rubidium Vapor
本研究在热铷蒸气中利用双Λ四波混频实现失谐可调的OAM光产生,通过理论模型预测失谐相关空间增益整形对OAM的调控,经实验验证并确认OAM守恒,为结构光产生提供了紧凑可调的新平台。
2025-10-22 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Interferometric laser cooling of atomic rubidium
利用基于Ramsey物质波干涉的速度依赖性光学力,研究了$^{85}$ Rb原子的一维冷却.利用基态超精细态之间的受激拉曼跃迁,12个周期的干涉仪序列将自由移动的原子云从$21~μ$ K冷却到$3~μ$ K。这种连续波多普勒冷却的脉冲模拟在温度下降到反冲极限时是有效的;通过增加脉冲来增加干涉仪面积,它应该比传统方法更快地冷却,并且更适合于缺乏封闭辐射跃迁的物种。
2015-04-22 physics.atom-ph
Power narrowing: Counteracting Doppler broadening in two-color transitions
热系综中的多普勒展宽降低了集体激发的吸收截面和相干时间。在双光子跃迁中,通常假设波长失配越大,这个问题越严重。在这里,我们确定了一个相反的机制,这种波长失配导致取消多普勒展宽通过速度依赖性的光频移和多普勒频移的抵消作用。我们表明,这种效果是一般的,共同的吸收和透明共振,并有利的尺度与波长失配。我们通过实验证实了铷原子中不同的低轨道跃迁的增强,并利用计算外推到高的里德伯轨道。这些计算预测了高达20倍的吸收增加的显着增强,即使在存在大的均匀加宽。更一般的配置,其中一个辅助敷料领域是用来抵消多普勒展宽,也进行了讨论和实验证明。我们研究的机制也可以应用于自旋波的重新定相和增加量子存储器的相干时间。
2019-11-21 physics.atom-ph quant-ph
Sub-Doppler resonances in the back-scattered light from random porous media infused with Rb vapor
本文报道了用铷蒸气填充随机多孔玻璃介质,观察到后向散射光的亚多普勒共振。亚多普勒谱线是入射激光饱和原子介质,后向散射光探测原子介质的饱和吸收的结果,它的某些特性反映了原子在孔内受限的瞬态演化过程。该系统作为光谱参考的吸引人的特点是简单性、鲁棒性和潜在的小型化。
2013-12-09 physics.atom-ph
Dual-Frequency Absorption Spectroscopy in Laser-Cooled Rubidium Atoms: Theoretical Modeling and Experiment
本文研究激光冷却铷原子中的双频吸收光谱,通过密度矩阵多能级模型精确模拟磁场和双光子失谐等条件下的DFAS共振特性,并展示其在CPT钟激光稳频和集成MOT光学频率标准中的应用潜力。
2025-08-25 physics.atom-ph quant-ph
Sub-Doppler spectroscopy of Rydberg atoms via velocity selection memory in a hot vapor cell
本文利用泵浦-探测技术在热铯蒸气池中保留初始速度选择痕迹,实现里德伯态的亚多普勒光谱,并在高密度下通过光谱分析获得碰撞位移与展宽信息。
2025-01-05 physics.atom-ph quant-ph
Spiking dynamics of frequency up-converted field generated in continuous-wave excited rubidium vapours
本文报道了用780和776 nm激光激发Rb蒸气双光子到5D ~(5/2)能级时,在6P ~(3/2)-5S ~(1/2)跃迁上产生的420 nm频率上转换发射的尖峰动力学。尖峰持续时间小于与连续和脉冲泵浦辐射相互作用中涉及的任何激发能级的自然寿命。在420 nm处的尖峰归因于在5.23 μm处产生的5D 5/2- 6P 3/2反转跃迁的定向发射的时间特性。扣球制度和合作效果之间的联系进行了讨论。我们认为,所观察到的随机行为是由于量子力学性质的合作效应,而不是随机波动的应用激光场。
2020-04-13 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A continuous, sub-Doppler-cooled atomic beam interferometer for inertial sensing
我们提出了第一个演示的惯性敏感的原子干涉仪的基础上连续的,而不是脉冲,原子束在亚多普勒温度在三维空间。我们证明了30\%的条纹对比度在连续的,惯性敏感的干涉条纹在询问时间$T=6.7~\mathrm{ms}$和短期相位测量噪声的$530~\mathrm{μrad /\sqrt{Hz}}$从干涉测量推断。通过冷铷源将原子输送到干涉仪,该冷铷源在三维中在温度$\leq15~\mathrmμ K$下产生高通量的原子,同时减少原子下游路径中的近共振荧光。我们描述了优化的询问拉曼光束,以实现高对比度,并通过与商业加速度计的测量比较,验证干涉仪的操作。我们还实现了原子干涉仪相位的零死区相位剪切读出,测量速率可达160 Hz。该演示为未来的陀螺仪/加速度计传感器奠定了基础,这些传感器可在动态平台上连续测量,具有高带宽和高灵敏度。
2021-12-17 physics.atom-ph quant-ph
Optical Memory in a Microfabricated Rubidium Vapor Cell
该研究利用微加工铷蒸气室在超精细帕申-巴克体系中实现了高带宽光学存储器,通过特斯拉级磁场实现多普勒展宽介质中的跃迁寻址,在80纳秒存储时间下测得端到端效率3.12%,为量子网络提供可扩展的存储方案。
2023-12-19 physics.atom-ph quant-ph
Implementation of a double-scanning technique for studies of the Hanle effect in Rubidium vapor
研究了室温铷原子蒸气在磁场作用下,被强单频连续激光(1.25 W/cm ^2)激发到原子5 P ~(3/2)态(D2线)的共振荧光。在这些研究中,激光频率在D2线的超精细跃迁上的缓慢线性扫描与所施加的磁场的快速线性扫描相结合,这使我们能够记录来自所有超精细跃迁组(包括V型和λ型系统)的频率依赖性汉勒共振。用速率方程模拟了不同平均频率和强度的圆偏振激光激发85 Rb的荧光信号。模拟结果表明荧光强度与磁场有关。通过对不同速度组的计算信号进行平均,考虑了多普勒效应。理论计算给出的信号峰的宽度与实验符合得很好。
2007-03-16 physics.atom-ph
Alignment-to-orientation conversion in a magnetic field at nonlinear excitation of the $D_2$ line of rubidium: experiment and theory
我们研究了两种原子铷同位素在非零磁场中激发态能级交叉引起的取向转换。对铷原子$D_2$线的跃迁进行了实验测量。这些测量的信号被描述的理论模型,考虑到所有相邻的超精细跃迁,在外部磁场中的磁子级的混合,激发激光辐射的相干特性,和多普勒效应。在实验中,观察到线偏振激发下的激光诱导荧光(LIF)分量,然后取它们的差值。通过观察两个相反的圆偏振分量,我们能够看到差异图中不可见的结构,从而更深入地了解这些信号的过程。我们研究了这些信号是如何依赖于激光功率密度,以及当激发激光被调谐到不同的超精细跃迁时,它们是如何受到影响的。在满足非线性吸收条件下,对实验结果与理论进行了比较。
2015-03-11 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
Absolute absorption on the rubidium D lines: comparison between theory and experiment
本文研究了弱单色探测光束在热铷蒸气池中D线的多普勒展宽吸收。详细的模型的磁化率的发展,考虑到允许的电偶极跃迁的绝对线强度和平行于探测光束的原子的运动。从两个超精细水平的两个同位素的地面项的所有过渡被纳入。作为频率的函数的吸收和折射率表示在互补误差函数方面。的绝对吸收曲线与实验进行了比较,并被发现是在良好的协议提供了一个足够弱的探测光束下的饱和强度的千分之一的强度使用。超精细泵浦的重要性,开放的过渡进行了讨论的背景下,实现弱探测极限。理论和实验显示出良好的一致性,在16.5 ℃时D2线的均方根误差优于0.2%。
2008-05-08 physics.atom-ph
Study of the 5p3/2 -> 6p3/2 electric dipole forbidden transition in atomic rubidium using optical-optical double resonance spectroscopy
给出了铷原子5 p ~(3/2)-> 6p ~(3/2)电偶极禁戒跃迁激发的直接证据。实验在室温铷原子池中进行,采用连续波扩展腔二极管激光器。光学-光学双共振光谱与反向传播的光束允许检测的非偶极跃迁的多普勒展宽。5 p3/2态通过用锁定到D2线的最大F循环跃迁的激光激发来制备,禁戒跃迁通过用911 nm激光激发来产生。禁戒跃迁的产生通过检测6p 3/2态衰变产生的420 nm荧光来监测。得到了两种铷同位素的6 p 3/2超精细结构的特征F - 1、F和F + 1分裂的三条窄线(~ 13 MHz FWHM)谱。计算结果与考虑5s -> 5 p ~(3/2)制备动力学、5 p ~(3/2)-> 6p ~(3/2)非偶极激发几何和6p ~(3/2)-> 5s ~(1/2)衰变的直接计算结果非常一致。电偶极禁戒跃迁是制备动力学的一个非常灵敏的探针。
2015-06-19 physics.atom-ph
Multilayer gas cells for sub-Doppler spectroscopy
我们已经进行了理论研究的原子(或分子)的超高分辨率光谱在建议的细胞与一系列平面平行的薄气体层之间的空间分离的气体区域的这种细胞的光泵浦和探测。结果表明,光泵原子的有效速度选择是由于其特定的渡越时间和碰撞弛豫,导致探测单色光吸收时出现窄的亚多普勒共振。通过宽带辐射与给定胞腔几何参数和抽运强度的关系,分析了原子在稳态和确定非稳态光抽运情况下光谱方法的分辨率。所提出的多层气室是许多平行原子(分子)束的紧凑模拟,也可用作新的紧凑型高精度光学频率标准的基础。
2012-08-28 physics.atom-ph physics.optics
Atomic Clocks in Space: A Search for Rubidium and Cesium Masers in M- and L-Dwarfs
我搜索了铷和铯的基态6.8和9.2 GHz的超精细跃迁,它们向M-和L-矮星的跃迁显示出Rb和Cs的光学共振线。这些光线可以泵浦超精细跃迁,从而有可能形成脉泽。Rb和Cs的这些自旋翻转跃迁是原子钟中使用的主要跃迁($^{133}$ Cs超精细跃迁定义了第二个跃迁)。如果在恒星大气中探测到它们,这些跃迁将提供异常精确的时钟,可以用作加速度计、系外行星探测器、广义相对论预言的探测器、光传播效应的探测器,以及用望远镜进行基础物理学研究的手段。然而,对21颗M-和L-矮星的观测没有发现Rb或Cs脉泽活动的证据,而之前对巨星的观测也没有发现Rb脉泽。
2021-01-28 astro-ph.SR physics.atom-ph
Extending electron orbital precession to the molecular case: Can orbital alignment be used to observe wavepacket dynamics?
超快分子光电离的复杂性给泵浦-探测实验的建模带来了障碍。在这里,一个简单的优化模型的原子铷相结合的分子动力学模型,定量预测的泵浦探测实验中,长距离铷二聚体首先激发,然后电离后的可变延迟的结果。该方法说明了两个建议的可行的实验和计算其结果的轮廓。这两种方案都使用了Feshbach 87 Rb 2分子。我们表明,远程分子泵探测实验应该观察到自旋轨道进动给出了一个合适的泵脉冲,和相关的高频拍频信号的电离概率衰减后几十皮秒。如果分子被激发到只有一个精细结构态,那么通过随时间变化的电离截面可以检测到核间分离的低频振荡,给出了一种机制,可以观察到该分子中的相干振动运动。
2010-02-05 physics.atom-ph physics.comp-ph
Direct spectroscopy of Rubidium using a narrow-line transition at 420 nm
针对铷420 nm弱5S→6P跃迁,研究采用饱和吸收光谱分析温度、泵浦功率和光束尺寸影响,并覆盖420/421 nm八个误差信号,服务激光稳频与量子技术。
2024-01-24 physics.atom-ph
Doppler-free coherent-control spectroscopy with a colliding pair of shaped pulses
我们利用超快空间相干控制方法研究了铷原子的精细结构双光子跃迁。利用我们的优化方案设计了光谱相位和振幅的反向传播超快光脉冲,成功地在不同的空间位置同时诱导了$5S_{1/2}$-$5P_{1/2}$ - $5D$和$5S_{1/2}$-$5P_{3/2}$ - $5D$的双光子跃迁.介绍了三种不同的脉冲整形解决方案,它们结合了振幅整形和相位编程,前者避免了直接的中间共振,后者使剩余的光谱分量能够通过目标过渡路径进行相干干涉。在室温蒸气室中进行了实验,实验结果与理论分析吻合较好。
2017-10-10 physics.atom-ph
Creation of a Bose-condensed gas of rubidium 87 by laser cooling
我们演示了用激光冷却铷87原子气体到量子简并。该方法不涉及蒸发冷却,是快速的,并引起很少的原子损失。原子被捕获在二维光晶格中,该光晶格使得云压缩的循环能够增加密度,然后通过简并拉曼边带冷却来降低温度。采用远红光失谐泵浦光,可以显著降低高原子密度下的光致损耗。从2000个原子开始,我们在300毫秒内制备了1400个原子,在量子简并度下,正如系统从经典气体到玻色凝聚的相互作用一维气体与量子基态的宏观种群的双峰速度分布所证实的那样。该方法应广泛适用于许多玻色子和费米子物质,以及蒸发冷却是不可能的系统。
2017-05-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
An optical atomic clock using $4D_J$ states of rubidium
本文提出利用铷 $5S_{1/2}\rightarrow4D_J$ 双光子跃迁的光学原子钟,通过双色激发与 1060 nm 魔幻波长实现阱内无多普勒探测,预计稳定度达 $10^{-13}/\sqrt{τ(s)}$。
2024-06-13 physics.atom-ph quant-ph
High-resolution spectroscopy of triplet states of Rb2 by femtosecond pump-probe photoionization of doped helium nanodroplets
利用飞秒泵浦-探测光电离光谱研究了氦纳米液滴表面形成的铷二聚体(Rb 2)三重态振动波包动力学。由于被激发的Rb 2分子从液滴快速解吸并且由于它们的低内部温度,波包振荡可以跟随到非常长的泵浦-探测延迟时间>1.5ns。在第一激发三重态(1)^3 <$_g^+中,观察到了完全的和部分的回复,对比度很高。傅立叶分析提供了高分辨率的振动光谱,这是在良好的协议与从头计算。
2009-07-16 physics.atm-clus physics.atom-ph
Photoassociation and coherent transient dynamics in the interaction of ultracold rubidium atoms with shaped femtosecond pulses - I. Experiment
实验研究了超冷原子与整形飞秒激光脉冲的光缔合相互作用过程。我们证明了电子激发,束缚分子状态使用光谱切割飞秒激光脉冲调谐到铷D1或D2渐近线以下的铷原子对的光缔合。时间分辨的泵浦-探测光谱揭示了分子形成速率的相干振荡,这是由于电子激发中的相干瞬态动力学。振荡频率分别对应于铷D_1或D_2谱线的谱截止位置对渐近跃迁频率的失谐。作为脉冲能量的函数的分子光缔合信号的测量揭示了非线性依赖性,并指示非微扰激发过程。啁啾关联激光脉冲允许我们改变相干瞬态的相位。此外,在电子基态的分子的签名被发现,这是由于分子形成飞秒光缔合随后自发衰变。在随后的文章中[A]。Merli等人,的量子力学计算,比较以及与实验数据,并揭示了进一步的细节所观察到的相干瞬态动力学。
2009-04-01 physics.atom-ph physics.chem-ph
$Λ$-enhanced grey molasses on the $D_2$ transition of Rubidium-87 atoms
基于暗态(即与光解耦的态)的激光冷却已被证明是有效的,以增加冷囚禁原子的相空间密度。暗态冷却需要开放的原子跃迁,这与磁光阱(MOT)中使用的普通激光冷却相反,后者对封闭的原子跃迁进行操作。对于碱金属原子,暗态冷却因此通常在$D_1$跃迁$n S_{1/2}\rightarrow n P_{1/2}$上操作。我们表明,对于$^{87}\text{Rb}$,由于大的超精细结构分离,使用这种过渡是不严格必要的,$"$准暗态$"$冷却也是有效的$D_2$线,$5 S_{1/2}\rightarrow 5 P_{3/2}$。我们报告的温度低至$(4.0\pm 0.3)\,μ$ K和增加了几乎一个数量级的相空间密度相对于普通的激光亚多普勒冷却。
2017-09-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Sub-Doppler laser cooling of $^{39}$K via the 4S$\to$5P transition
我们证明了亚多普勒激光冷却的$ ^{39} $ K通过404.8 nm处的4S $_{1/2} \rightarrow $ 5 P $ _{1/2} $跃迁使用简并拉曼边带冷却。通过使用与磁场和光泵浦束相结合的光学晶格,我们获得了高达$5.6 \times 10^{7}$原子的自旋极化样品,其冷却到4 $μ$ K的亚多普勒温度,达到$3.9 \times 10^{9}$原子/cm $ ^{3} $的峰值密度,大于$ 10^{-5} $的相空间密度,以及晶格中$ \langle ν\rangle=0.6 $的平均振动能级。这项工作开辟了在远失谐光学晶格中利用碱金属原子中的较短波长跃迁实现单站点成像方案的可能性,从而允许提高空间分辨率。
2019-03-24 physics.atom-ph quant-ph
A tunable Doppler-free dichroic lock for laser frequency stabilization
我们提出并演示了一种激光稳频方案,它产生了一个类似色散的可调谐无多普勒二向色锁定(TDFDL)信号。该信号为锁定点(即零交叉)提供了宽调谐范围,而不会影响锁定信号的斜率。该方法涉及在存在反向传播的强泵浦激光束的情况下,测量弱探测激光束在原子蒸气中的磁致二向色性。给出了一个简单的模型来解释这种方法产生TDFDL信号的基本原理。锁定信号中的谱移通过调谐泵浦光束的频率来实现。TDFDL信号可用于锁定$^{87}Rb$原子磁光阱(MOT)冷却激光器的频率。
2016-04-26 physics.atom-ph
Electro-optic frequency comb Doppler thermometry
National Institute of Standards and Technology(美国国家标准与技术研究院);University of Maryland, College Park(马里兰大学帕克分校)
基于电光频率梳的多普勒温度计通过减少光学泵浦畸变,提高了碱金属原子温度测量的精度,适用于高要求的应用场景。
2026-01-15 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
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
Completing the optical spectroscopy of the $6p_{J}$ manifold: the $5p_{3/2}\rightarrow 6p_{1/2}$ electric dipole forbidden transition in atomic rubidium
我们提出了铷原子中$5p_{3/2} \rightarrow 6p_{1/2}$电偶极禁戒跃迁激发的第一个证据。实验是在铷原子蒸气室中进行的,采用反向传输光束的无多普勒光学-光学双共振光谱技术。这与以前报道的$6p_{J}$流形中另一个精细跃迁$J=3/2$的激发方案相似。使用锁定到$D_2$线的最大F循环跃迁的二极管激光器的$5s_{1/2} \rightarrow 5p_{3/2}$电偶极子制备步骤用于制备第一激发态的原子。这之后是$5p_{3/2} \rightarrow 6p_{1/2}$偶极禁戒激发,在双光子梯($Ξ$)激发方案。通过检测由直接衰变到$5s_{1/2}$基态产生的$421$ nm荧光来验证$6p_{1/2}$激发态原子的产生。还研究了衰减荧光谱线相对强度的偏振依赖性。不同的偏振配置的光束的实验数据进行了比较,考虑在制备步骤中的强原子场耦合的计算结果,其次是一个弱的电四极激发和蓝色荧光衰减发射。实验和这三步模型之间的良好协议被发现在两种同位素的线性-线性极化的情况下。
2018-12-02 physics.atom-ph
Rubidium spectroscopy at high-pressure buffer gas conditions: detailed balance in the optical interaction of an absorber coupled to a reservoir
原子和分子的光谱学是一个通常在远离热平衡条件下工作的领域。一个突出的例子是薄蒸汽的光谱学,其中泵辐射导致电子结构内的非平衡分布,该电子结构与环境很好地屏蔽。在这里,我们描述的实验工作调查的吸收和发射线的铷蒸汽受到惰性缓冲气体环境的压力为100至200巴,通常的气相和液-固状态的条件之间的政权插值。稠密缓冲气体样品中频繁的弹性碰撞引起与环境的大耦合。我们给出了一个详细的说明最近的观察肯纳德Stepanov缩放,玻尔兹曼像吸收和发射曲线之间的热力学频率标度,原子和分子的铷物种在气体环境中。我们的观察被解释为由于碱金属惰性气体子流形在基态和电子激发态分别热化。测定了高压缓冲气体D线系统的压力展宽和位移。我们还讨论了一些前景,包括碰撞激光冷却和光学测温的可能进展。
2019-11-28 physics.atm-clus physics.atom-ph
A compact atomic beam based system for Doppler-free laser spectroscopy of Strontium atoms
本文报道了一种结构简单、重量轻、体积小的锶原子束光谱池的研制。该单元采用玻璃吹制技术制造,包括一个简单的钛升华泵,用于主动泵送残余气体和背景气体,以保持超高真空。市售的电加热分配器源用于产生Sr原子束。我们对$5s^2\ ^1S_0\longrightarrow 5s\ 5p\ ^1P_1$跃迁进行光谱分析,以获得用于激光源频率稳定的良好分辨的无多普勒光谱信号。这种设计可以很容易地扩展到其他碱金属和碱土金属。
2017-03-29 physics.atom-ph physics.ins-det
Quantum-enhanced rubidium atomic magnetometer based on Faraday rotation via 795-nm Stokes operator squeezed light
在Stokes算符的作用下,(也称为偏振压缩态(PSS)),实现了基于法拉第旋转的铷-87(87 Rb)原子磁力计,并对该磁力计进行了表征.利用线性p偏振亮795 nm光的偏振相干态(PCS),利用397.5 nm紫外激光泵浦亚阈值光学参量振荡器(OPO),在OPO腔内采用PPKTP块体晶体,产生了397.5 nm光束和线性s偏振压缩真空态(SVS),在分析频率10 kHz附近获得了压缩能级为-3.7的PSS。在D1线的不同跃迁、不同的频率失谐量和合理的原子蒸气室温度下,测量并比较了法拉第旋转。(散射)损失和从原子自旋噪声到探测光束偏振噪声的反作用,以保持795 nm光的Stokes算符S2的PSS的量子特性,我们必须在低于60 ℃的87 Rb蒸汽室中运行我们的磁强计,在该温度下PSS几乎被破坏。通过用平衡偏振计测量交流(AC)校准的磁场信号的信噪比来表征磁场测量的灵敏度。在原子序数密度为5.8 × 10 ~(10)/cm ~ 3,探测光相对于~(87)Rb D_1线的~ 5S_(1/2)(Fg=2)-~ 5 P_(1/2)(Fe=1)跃迁的失谐量为-400 MHz的条件下,采用Stokes算符S_2的PSS作为探测光,获得了19.5 pT/Hz_(1/2)的典型灵敏度。与以PCS为探针的灵敏度28.3pT/Hz ~(1/2)相比,初步证明了利用795 nm光的PSS实现的法拉第旋…
2021-12-06 physics.atom-ph quant-ph
Dynamic Stark shift in a Doppler-broadened four-wave mixing
本文对三能级级联多普勒展宽系统中产生的四波混频信号的Autler-Townes分裂模式进行了理论分析。我们采用密度矩阵的形式主义写的Bloch方程和数值求解。该解决方案使我们能够比较均匀和非均匀加宽系统的上能级人口和所产生的信号相干性的响应。我们的研究结果揭示了AC斯塔克位移的非线性信号时,强或弱光束的频率被扫描,在荧光中观察到的。此外,我们提出的四波混频信号在热铷蒸汽的激发光束的共传播配置的实验数据。交流斯塔克位移和信号幅度作为激光功率的函数的行为表明模型和实验结果之间的良好协议。
2022-01-25 physics.atom-ph physics.optics
Tailoring sub-Doppler spectra of thermal atoms with a dielectric optical metasurface chip
本研究针对铷原子蒸气设计集成纳米光栅超表面的微型蒸气池,搭建泵浦-探测光谱系统,实现低功率亚多普勒响应观测、偏振调控谱形及高稳定度激光稳频,为原子光谱调控提供新方案。
2024-12-13 physics.atom-ph physics.optics
Optical spectroscopy of a microsized Rb vapour sample in magnetic fields up to 58 tesla
我们使用基于铷共振光学跃迁的塞曼位移的磁力计探针来探索原子在宽范围的场值下的磁响应。我们记录了从几特斯拉到60特斯拉的光谱,这是线圈产生磁场的极限。原子吸收是通过从具有亚毫米尺寸的非常小的区域发射荧光来检测的。我们调查了广泛的磁相互作用从超精细Paschen-Back制度的罚款,以及它们之间的过渡。磁场测量是基于铷吸收本身。铷的光谱常数以前测量精度高,除了激发态的Landé $g$ -因子,我们从过渡到精细Paschen-Back制度的吸收线的位置。我们的光谱调查,即使受到多普勒展宽的吸收线,测量的字段与20 ppm的不确定性在探索高磁场。通过激发态Landé $g$ -因子测定,其准确度限于75 ppm。
2017-08-01 physics.atom-ph
Coherent Population Trapping resonances on lower atomic levels of Doppler broadened optical lines
我们已经检测到并分析了窄的高对比度相干布居捕获(CPT)共振,这是由反向传播的双频泵浦辐射的弱探测光束的吸收诱导。我们的实验研究已经进行了非封闭的三能级Lambda系统的例子所形成的多普勒展宽的D2线的铯原子的光谱分量。我们已经确定,在一定条件下,在探测光束(在铯蒸气中)的透射中的CPT共振,与在相应的双频泵浦辐射的透射中的公知CPT共振相比,可能不仅具有更大的对比度,而且具有小得多的宽度。因此,CPT共振,通过详细的方法检测,可用于原子频率标准和灵敏的磁力计(基于CPT现象),也在原子和分子的超高分辨率光谱。
2012-12-16 physics.atom-ph physics.optics
A narrow-linewidth Brillouin laser for a two-photon rubidium frequency standard
AV Incorporated(AV公司);University of California, Santa Barbara(加州大学圣塔芭芭拉分校);Air Force Research Laboratory(空军研究实验室)
本研究提出了一种基于窄线宽 SBS 激光器的双光子 rubidium 频率标准,实现了当前最佳的短期稳定性。
2026-02-11 physics.atom-ph
Conversion of bright magneto-optical resonances into dark at fixed laser frequency for D2 excitation of atomic rubidium
通过改变单个激发激光场的激光功率密度或改变池中的蒸汽温度,可以使铷原子D2线超精细跃迁的非线性磁光共振由亮共振变为暗共振。在一组实验中,原子被来自扩展腔二极管激光器的线性偏振光激发,其偏振矢量垂直于光的传播方向和磁场,并且沿着磁场的方向观察到激光诱导荧光(LIF),其被扫描。当激光器调谐到Rb-87的Fg=2 -> Fe=3跃迁和Rb-85的Fg=3 -> Fe=4跃迁附近时,在低激光功率密度下观察到低对比度的亮共振。当激光功率密度分别大于0.6mW/cm ~ 2和0.8mW/cm ~ 2时,亮共振逐渐变暗。在第二组实验中,当Rb-87的Fg=2 -> Fe=3跃迁被圆偏振光激发时,观察到明亮的共振,当温度升高到50 ℃左右时,该共振变暗。在室温下的实验观察结果可以通过基于理论模型的计算以良好的一致性再现,尽管理论模型不能描述在高温下的测量,其中再吸收被认为起决定性作用。该模型来自光学布洛赫方程,包括所有附近的超精细组件,平均在多普勒轮廓,在外部磁场的磁子级的混合,和治疗的相干性的激励辐射场。
2011-11-28 physics.atom-ph
Enhanced frequency up-conversion in Rb vapor
我们展示了在热铷蒸气室中通过近红外激光的上转换高效地产生相干420 nm光。通过优化泵浦偏振和频率,我们实现了每瓦260%的单程转换效率,显着高于以前的实验。相干光产生和荧光作为两个泵频率的函数的充分探索揭示,相干蓝光产生接近85 Rb双光子共振,如理论预测的,但在高蒸汽压下被抑制在光谱区域,不支持相位匹配或表现出单光子克尔折射。我们目前的1mW的蓝色光束功率与额外的泵浦功率的有利缩放的预测。
2010-07-30 physics.atom-ph
Degenerate mirrorless lasing in thermal vapors
Stevens Institute of Technology(史蒂文斯理工学院);Helmholtz Institute Mainz, Johannes Gutenberg University(美因茨亥姆霍兹研究所,约翰内斯·古腾堡大学);Department of Physics, University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校物理系);Rochester Scientific LLC(罗切斯特科学有限责任公司);Institute for Physical Research, National Academy of Sciences of Armenia(亚美尼亚国家科学院物理研究所)
本研究通过线性响应理论揭示了热蒸气中退相干双能级碱土原子系统中出现的亚自然线宽色散特征和边带增益峰,为实现退相干无镜激光提供了理论支持。
2026-02-22 physics.atom-ph quant-ph
Spatially Resolved Temperature Measurement Using Rydberg Doppler Broadening Thermometry
Università di Pisa(比萨大学);CNR-INO(意大利国家研究委员会光学研究所);University of Florence(佛罗伦萨大学);ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院);Universität Innsbruck(因斯布鲁克大学);Institut für Quantenoptik und Quanteninformation, Österreichische Akademie der Wissenschaften(奥地利科学院量子光学与量子信息研究所);Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université(巴黎天文台,巴黎文理研究大学,法国国家科学研究中心,索邦大学)
本研究提出利用 Rydberg 多普勒展宽热力学进行空间分辨温度测量,通过两束垂直排列的激光激发原子,利用多普勒展宽测量温度,实现局部温度分布的测量。
2026-09-07 physics.atom-ph