Atomic magnetic resonance induced by amplitude-, frequency-, or polarization-modulated light
近年来，半导体激光光源已成为磁光光谱学中广泛使用的可靠工具。特别是激光驱动的原子磁力计已经得到了广泛的实际应用。最近，原子磁力计的所谓磁沉默变体已经开发出来。虽然在传统的磁力计中，原子子能级之间的磁共振跃迁是由弱振荡磁场相位相干地驱动的，但无声磁力计使用调制光束的频率（FM）或振幅（AM）的方案。在这里，我们提出了一个理论模型，产生的多个共振时发生的参数的代数表达式的振幅，频率或偏振调制光的圆偏振被用来驱动磁共振过渡在横向磁场。在透射光的拉莫尔频率ω_L的谐波m处的透射光强度中观察到的共振的相对幅度（通过调制频率ω_mod的谐波q处的DC或相敏检测）用调制函数的傅里叶系数表示。我们的方法是基于原子的多极矩表示，是有效的自旋取向的原子态与任意角动量F在低光功率限制。我们发现很好的定量协议与实验案例研究使用（方波）调幅（AM）光。
2013-05-28 physics.atom-ph
An optically modulated zero-field atomic magnetometer with suppressed spin-exchange broadening
我们展示了一个光泵$^{87}$ Rb磁强计在一个微制造的蒸汽细胞的基础上产生的零场色散共振的$^{87}$ Rb基态能级的光调制。磁力计在自旋交换弛豫自由制度，可以实现高磁场灵敏度。该器件可用于需要基于阵列的磁力计的应用，其中射频磁场可在相邻传感器之间引起串扰或影响被测量的磁场的源。
2014-04-01 physics.atom-ph physics.ins-det
Improving Sensitivity of an Amplitude-Modulated Magneto-Optical Atomic Magnetometer using Squeezed Light
本研究利用偏振自旋转产生的压缩光作为探测场，结合拉莫尔频率调幅的独立泵浦，实验证实调幅磁光原子磁强计的灵敏度可提升15%，验证了调制原子磁强计的量子增强效应。
2022-07-26 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Nonlinear magneto-optical rotation with modulated light in tilted magnetic fields
利用非线性磁光旋转（NMOR）技术研究反弛豫涂层细胞中激光偏振原子的拉莫尔旋进，是新一代超灵敏原子磁力计的一项重要技术。对于沿光传播方向定向的磁场，当线性偏振光以拉莫尔频率的两倍进行频率或振幅调制时，NMOR中出现共振。因为这些共振的频率取决于磁场的大小而不是方向，所以它们对于标量磁力测量是有用的。当磁场在由光传播和偏振矢量限定的平面中远离光传播方向倾斜时，在拉莫尔频率处出现新的NMOR共振。这些新的共振，实验研究和密度矩阵计算在本工作中，提供了一个方便的方法，基于NMOR矢量磁力。
2006-07-01 physics.atom-ph physics.optics
Pump-probe nonlinear magneto-optical rotation with frequency modulated light
塞曼子能级之间的特定类型的原子相干性可以使用基于频率调制光的非线性磁光旋转的方法来产生和检测。采用线性偏振的频率调制光来选择性地产生塞曼子能级之间的基态相干性，对于塞曼子能级，在$^{85}$ Rb和$^{87}$ Rb原子中的$Δm=2$和$Δm=4$，以及在$^{85}$ Rb中的另外的$Δm=6$。用一束单独的、未经调制的探测光束探测原子相干态。抽运光束和探测光束的分离使得能够独立地研究原子相干态的产生和检测过程。用本方法观察到了塞曼相干态（包括高阶相干态）通过自发发射从激发态向基态的转移。
2006-03-06 physics.atom-ph physics.optics
Total-field atomic magnetometry using an elliptically-polarized frequency-modulated light beam for geomagnetic-field applications
Institute of Laser Physics SB RAS（俄罗斯科学院西伯利亚分院激光物理研究所）；Ioffe Institute RAS（俄罗斯科学院约费研究所）
本研究提出一种基于椭圆偏振频率调制光束的Bell-Bloom全光学方案，实现地磁场尺度高灵敏度总场测量，在50微特斯拉下灵敏度达220 fT/√Hz，且结构简单、易于小型化。
2026-10-07 physics.atom-ph
Magnetometric sensitivity optimization for nonlinear optical rotation with frequency-modulated light: rubidium D2 line
处于基态的碱原子的原子自旋极化可以在与石蜡涂层细胞壁的数千次碰撞中幸存下来。由此产生的长自旋弛豫时间实现抽真空，石蜡涂层的细胞，使原子自旋进动和基态塞曼子能级的能量位移的精确测量。在本工作中，非线性磁光旋转频率调制光（FM NMOR）被用来测量磁场诱导的自旋旋进的铷原子中的石蜡涂层的细胞。本文研究了铷D2线调频NMOR的磁敏灵敏度随光功率、失谐量、调频幅度和铷蒸气密度的变化。对于温度T ~ 35 ℃的5 cm直径电池，发现最佳散粒噪声投影磁力灵敏度为2 x 10^{-11} G/Hz^{1/2}（对应于对自旋进动频率的灵敏度为~ 10 microHz/Hz^{1/2}或对塞曼次能级位移的灵敏度为~ 4 x 10^{-20} eV/Hz^{1/2}）。
2009-07-04 physics.atom-ph physics.optics
Nonlinear magneto-optical rotation in optically thick media
非线性磁光旋转是一种灵敏的磁场测量技术。在这里，散粒噪声限制的磁力灵敏度分析的情况下，光学厚介质和高光功率，这一直是最近的实验和理论研究的主题。
2002-02-28 physics.atom-ph
All-Optical Spin Locking in Alkali-Vapor Magnetometers
在地球物理磁场范围内，非线性塞曼效应会引起磁共振谱线的分裂和不对称。我们提出了一种基于自旋锁定的全光学抑制非线性塞曼效应的方案。自旋锁定是通过强度调制和偏振调制的激光束的交流斯塔克位移提供的有效振荡磁场来实现的。这导致在地球场范围内具有约100 Hz宽度的多分量非对称磁共振线塌陷成具有25 Hz中心分量宽度的峰值。预计该技术将广泛适用于实际磁力测量，通过增加磁共振振幅和减小其宽度，有可能提高地球测量磁力计的灵敏度和准确度。全光学方法的优点是，当这些传感器用于梯度测量或阵列布置时，附近的传感器之间没有串扰。
2018-09-28 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
Linear and nonlinear magneto-optical rotation on the narrow strontium intercombination line
在外部静态磁场存在下，原子气体变得光学活性，表现出磁光旋转。在饱和区，激发子态间的相干性对光偏振的旋转有非线性贡献。与线性磁光旋转相比，非线性磁光旋转对多普勒展宽不敏感。通过改变冷锶气体的温度，我们观察到这两个制度的相互组合线上的$J=0\rightarrow J=1$过渡驱动。对于这种窄跃迁，对静态磁场的灵敏度通常比标准的宽碱跃迁大三个数量级。
2016-03-17 physics.atom-ph
Observation of magneto-optical rotation effects in cold $^{87}$Rb atoms in an integrating sphere
提出了一种改进的磁光致旋转（MOR）效应探测方案，其中线偏振激光场与积分球中的冷$^{87}$ Rb原子相互作用.实验中检测了探测光偏振面的旋转角度。结果表明，偏置磁场、探测光强度和失谐量以及冷原子温度是影响MOR效应的关键参数。该方案可以提高旋转信号的对比度，为高对比度冷原子钟和磁强计提供了一种有用的方法。
2016-01-11 physics.atom-ph
Investigation of microwave transitions and nonlinear magneto-optical rotation in anti-relaxation-coated cells
利用激光抽运，测定了具有烷烃反弛豫膜的汽室中$^{85}$ Rb和$^{87}$ Rb原子基态超精细组分之间的微波跃迁宽度和频移.结果进行了比较与塞曼弛豫的非线性磁光旋转（NMOR）实验中获得的数据，比较重要的定量理解的自旋弛豫机制在涂层细胞。通过比较四十年来生产的电池，我们证明了涂层电池的长期稳定性，这是原子钟和磁力计的一个重要特性。
2004-08-10 physics.atom-ph
Detection of radio frequency magnetic fields using nonlinear magneto-optical rotation
本文介绍了一种用于探测高频小磁场的室温碱金属原子磁力计。磁力计通过检测由于在存在小振荡磁场的情况下对准的基态的进动而引起的旋光来操作。通过调谐偏置磁场，可以将磁力计的谐振频率调节到任何期望值。我们证明了$100\thinspace{\rm pG/\sqrt{Hz}\thinspace(RMS)}$在直径为3.5 cm的石蜡包被细胞中的灵敏度。基于在光子散粒噪声极限下的探测，我们设计了$20\thinspace{\rm pG/\sqrt{Hz}\thinspace(RMS)}$的灵敏度。
2006-09-22 physics.atom-ph
Light-induced polarization effects in atoms with partially resolved hyperfine structure and applications to absorption, fluorescence, and nonlinear magneto-optical rotation
通过研究基本的光抽运机制以及吸收和荧光测量，从理论上研究了原子极化的产生和检测，并确定了这些过程对基态和激发态超精细分裂大小的依赖性。这种依赖性的后果进行了更详细的研究的情况下，非线性磁光旋转的法拉第几何形状（需要创建和检测的基态中的秩2极化的效果）与碱金属原子。给出了各种实验条件下旋光信号的解析公式。
2009-10-05 physics.atom-ph
Nonlinear magneto-optical rotation with parametric resonance
本文报道了在调制磁场和连续波（CW）激光照射下铷蒸气的非线性磁光旋转（NMOR）现象。通过叠加调制和静态（DC）磁场，我们证明了在小和大（相比于基态弛豫率）值的静态场的共振的外观。由于在传统的NMOR中，在高场下没有旋转，这表明存在一种新的机制，在所考虑的情况下产生各向异性，我们确定为参数共振。实验中使用的光的小椭圆度和旋转信号显着增强相结合的原子诱导的偏振旋转与被动旋转与波片。所有的观察都得到了理论模拟的支持。密度矩阵形式主义和角动量概率表面被用来提供直观的解释所观察到的信号。
2019-07-29 physics.atom-ph
Nonlinear magneto-optical rotation in the presence of radio-frequency field
本文报道了在射频场作用下，在反弛豫涂层的汽室中对$^{87}$ Rb原子D2线的非线性磁光旋转（NMOR）的测量结果。实验NMOR信号作为RF场频率的函数，为各种RF场功率进行比较的理论模型的基础上的密度矩阵形式主义。实验和理论之间的比较，使基态原子自旋极化动力学的理解，说明使用的原子角动量的概率分布图。
2010-08-18 physics.atom-ph
Giant Kerr nonlinearities and magneto-optical rotations in a Rydberg-atom gas via double electromagnetically induced transparency
研究了具有两个正交偏振分量的探测激光场在具有反Y型能级组态的冷里德伯原子气体中通过双电磁感应透明（EIT）传输时的克尔效应和磁光效应。通过超越平均场近似和基态近似的方法，我们对三阶非线性光学系数进行了详细的计算，并表明该系统具有由Rydberg-Rydberg相互作用贡献的巨大的非局域自非线性和交叉Kerr非线性.对~（85）Rb原子气体的交叉克尔非线性效应的理论计算结果与最近报道的实验结果非常接近。此外，我们还证明了探测光场可以通过双EIT获得很大的磁旋光，这可以用来设计高精度的原子磁力计。这些结果不仅对非局域非线性磁光的发展具有重要意义，而且在基于里德伯原子气体的精密测量、光学信息处理和传输等方面具有重要的应用前景。
2021-04-22 physics.atom-ph
All-optical atomic magnetometry using an elliptically polarized amplitude-modulated light wave
本研究提出基于椭圆偏振调幅光波与铷87蒸气作用的磁共振观测方法，相比经典Bell-Bloom方案信噪比显著提升，2 kHz带宽下灵敏度约130 fT/√Hz，可用于开发医学与地球物理领域的微型全光磁场传感器。
2024-08-04 physics.atom-ph physics.ins-det quant-ph
Tailoring quantum superpositions with linearly polarized amplitude-modulated light
振幅调制非线性磁光旋转是一种强有力的技术，它提供了可控地产生给定量子态的可能性。在本文中，我们演示了特定的基态磁子级叠加在$^{87}$ Rb的创建和检测。通过调制频率和磁场感应的适当调谐，控制给定相干生成的效率。对不同的实验参数下的过程进行了分析。
2010-12-20 physics.atom-ph physics.optics
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
Sensitive optical atomic magnetometer based on nonlinear magneto-optical rotation
为了实现磁异常的航空探测，研制了一种基于非线性磁光旋转的87 Rb调幅泵浦光和未调制探测光（AM-NMOR）自振荡磁力仪。在AM-NMOR中，通过泵浦光束的振幅调制的频闪光学泵浦产生铷原子的基态电子态的对准。拉莫尔旋进导致单独的探测光束的偏振的交流旋转;偏振旋转频率提供了磁场的测量。原子蒸气室壁上的抗弛豫涂层导致对准的56 ms的长寿命，这使得能够精确测量进动频率。光通过保偏光纤传送到磁力计。灵敏度测试包括直接测量磁力计和商用仪器之间的拍频，以及在磁静条件下测量地球磁场，表明灵敏度至少为5 pT/ \sqrt{Hz}。旋转传感器指示小于1 nT的航向误差，其部分受到传感器的剩磁的限制。
2010-03-07 physics.atom-ph physics.ins-det
Magneto-optical rotation of spectrally impure fields and its nonlinear dependence on optical density
本文计算了光谱不纯场在光学厚冷原子介质中的磁光响应。我们表明，光谱杂质导致的非线性依赖的旋转角的光密度。利用我们的计算，对G. Labeyrie等人[Phys.Rev.A64，033402（2001）]使用冷Rb $^{85}$原子。
2003-02-11 physics.atom-ph physics.optics
Magnetometry with millimeter-scale anti-relaxation-coated alkali-metal vapor cells
在直径为3mm、内壁涂有石蜡的铯金属球形玻璃池中，观察和研究了频率和振幅调制激光的动态非线性磁光旋转信号。已经观察到$γ/(2π)\approx 20 $ Hz和更低的固有塞曼弛豫速率。讨论了毫米级涂层电池在便携式磁强计和二次频率基准中的应用前景。
2005-11-01 physics.atom-ph physics.optics
Nonlinear Magneto-Optical Rotation of Elliptically Polarized Light
我们从理论上预言并实验上证明了椭圆偏振光在相干原子介质中传播时的非线性磁光旋转与椭圆度有关。我们发现，这种效果的结果从一个十六极和高阶动量的原子的相干性，并与克尔和高阶非线性的增强伴随着抑制其他线性和非线性极化率项的介质。这些非线性可能对量子信号处理有用。特别地，我们报告了与Rb 87的5 S_{1/2} F=2 -> 5 P_{1/2} F=1跃迁共振的椭圆偏振光的偏振旋转增强的观察。
2002-10-30 physics.atom-ph physics.optics
Magneto-optical polarization rotation in a ladder-type atomic system for tunable offset locking
利用磁场和圆偏振驱动场在热铷原子蒸气中诱导的偏振旋转，提出了一种稳定双光子阶梯跃迁上两束激光频率和的可调谐锁定方案.双光子偏移频率的可调谐性是由于外场中磁态的强烈分裂和移动。在我们的实验装置中，我们实现了高达700 MHz的双光子失谐。
2016-04-24 physics.atom-ph physics.optics
Chopped nonlinear magneto-optic rotation: a technique for precision measurements
我们发展了一种利用非线性磁光旋转（NMOR）精确测量小磁场的技术。该技术依赖于被截断的共振激光束。在接通时间期间，原子被光学泵浦到对准的基态（$Δm=2$相干性）。在关闭时间期间，它们以拉莫尔频率围绕磁场自由进动。如果开关调制频率与拉莫尔进动频率匹配（两倍），则在每个周期中共振地增强旋转，从而使该过程类似于拉莫尔频率的重复拉姆齐测量。我们在石蜡包被的铯蒸气室中研究了切碎的NMOR。异相解调的旋转示出了线宽为85 $μ$ G的洛伦兹峰，对应于0.15 nG/$\sqrt{\rm Hz}$的灵敏度。我们讨论了这种技术用于测量原子电偶极矩的潜力。
2011-03-07 physics.atom-ph physics.optics
Non-linear magneto-optic and self polarization rotation by superposition of states
我们报道了在原子样品中建立不同超精细态的相干叠加时，磁光旋转增强的观测结果。双光子拉曼共振条件附近的偏振旋转似乎有一个类似的特性，在一个单光子共振附近观察到的良好建立的法拉第旋转，但它包含了尖锐的功能所产生的相干布居捕获状态。双光子旋转信号的轮廓表现出有趣的功能略有不平衡的圆偏振分量的激光场，以及对和远离单光子共振。该研究可用于探讨相干布居俘获产生的叠加态对旋光性的影响。一个完整的密度矩阵为基础的数值模拟，始终捕捉所有相关的功能的实验。
2012-04-13 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Single-beam all-optical non-zero field magnetometric sensor for magnetoencephalography applications
Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所）
本文提出一种利用单光束时间调制椭圆度测量磁场的方法，简化了Bell-Bloom磁度计方案，无需射频场，适用于脑磁图复杂任务。
2021-03-15 physics.atom-ph physics.med-ph physics.optics
