用于原子干涉仪大面积相干耦合的扫描腔
A scanning cavity for large area coherent coupling in atom interferometry
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- Université de Lille（里尔大学）
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- Université de Bordeaux（波尔多大学）
- IOGS（高等光学研究所）
- University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）
- QuSoft（QuSoft量子软件中心）
- Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
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中文总结 AI 辅助
本文提出扫描腔技术，通过啁啾频率和动态整形输入，将失谐映射到横向位置，实现大面积均匀耦合，显著提升原子干涉仪的转移效率与相干操作。
中文摘要 AI 辅助
光学腔可以增强原子干涉仪中的原子-光耦合，但自由落体几何需要大的横向模式。边缘稳定谐振器提供这种模式，然而像差和对准缺陷将其近简并响应转变为依赖于失谐的横向环形模式，在静态激发下严重限制了可用的相互作用体积。在这里，我们将这一限制转化为资源。通过在腔共振频率上对询问频率进行啁啾，同时动态整形输入振幅，我们将激光失谐映射到横向位置，并扫描腔增强耦合穿过原子云。在利用$^{87}$Rb原子的腔增强布拉格衍射实验中，这产生了约15毫米的近乎均匀的有效相互作用区域，并将转移效率从约5%提高到28%。我们还演示了使用啁啾腔增强布拉格脉冲的三脉冲原子干涉仪的相位相干操作。这些结果确立了扫描腔询问作为大面积、腔增强原子干涉仪的途径。
英文摘要
Optical cavities can enhance atom-light coupling in atom interferometry, but free-fall geometries require large transverse modes. Marginally stable resonators provide such modes, yet aberrations and alignment imperfections turn their near-degenerate response into detuning-dependent transverse ring modes, strongly limiting the usable interaction volume under static excitation. Here, we turn this limitation into a resource. By chirping the interrogation frequency across the cavity resonance while dynamically shaping the input amplitude, we map laser detuning onto the transverse position and scan the cavity-enhanced coupling across the atomic cloud. In a cavity-enhanced Bragg diffraction experiment with $^{87}$Rb atoms, this produces a nearly uniform effective interaction region of about 15 mm and increases the transfer efficiency from about 5% to 28%. We also demonstrate phase-coherent operation of a three-pulse atom interferometer using chirped cavity-enhanced Bragg pulses. These results establish scanning-cavity interrogation as a route to large-area, cavity-enhanced atom interferometry.
