Backward-emitted sub-Doppler fluorescence from an optically thick atomic vapor
文献仅偶然提到致密蒸气向后荧光激发光谱中的亚多普勒贡献。这种贡献在这里研究Cs蒸气,无论是在第一共振线(894 nm)和较弱的第二共振线(459 nm)。我们表明,在一个强吸收介质中,淬火的激发原子移动到一个窗口照射下近垂直入射减少了激发光谱的红色一侧的荧光。缓慢地向窗口移动的原子产生亚多普勒速度选择性贡献,其可见性在此通过应用频率调制技术来改善。这种亚多普勒特征,诱导的表面淬火结合短的吸收长度的入射照射,表现出密切的类比与薄蒸汽细胞出现的窄光谱。我们还表明,一个正常的入射照射是必不可少的亚多普勒功能被观察到,而它应该是独立的检测几何
2017-10-04 physics.atom-ph
Double-quantum spectroscopy of dense atomic vapors: interplay between Doppler and self-broadenings
本研究通过显式纳入热速度的模拟与两体近似解析推导,揭示稠密原子蒸气双量子光谱中多普勒展宽与自展宽的竞争,并给出光谱随密度的线性或平方缩放规律。
2023-07-13 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
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
Three dimensional confinement of vapor in nanostructures for sub-Doppler optical resolution
我们限制Cs的热蒸气在玻璃蛋白石的间隙区域。我们在一个窗口覆盖有10或20层直径约1000 nm(或400 nm)的玻璃球薄膜的细胞上进行线性反射光谱,我们观察到大范围斜入射的光谱中的亚多普勒结构。与蛋白石的间隙区域中的蒸气的内部(3维)限制相关联的这种原始特征引起狄克窄化。最后,我们考虑可能的微米尺寸的参考光频率时钟的基础上弱,难以饱和,分子线。
2013-05-31 physics.atom-ph
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
Sub-Doppler spectroscopy of the near-UV Cs atom 6S$_{1/2}$-7P$_{1/2}$ transition in a microfabricated vapor cell
本文研究了微加工蒸气室中铯原子459 nm跃迁的亚多普勒共振特性及其对激光强度和温度的依赖,为近紫外微室光学标准奠定基础。
2023-11-30 physics.atom-ph
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
Doppler-free Rydberg Spectroscopy in Warm Vapor
DEVCOM Army Research Laboratory South(美国陆军研发司令部南实验室);Department of Physics, The American University(美国大学物理系);General Technical Services(通用技术服务公司);Department of Physics, Center for Complex Quantum Systems, The University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校复杂量子系统中心物理系);DEVCOM Army Research Laboratory(美国陆军研发司令部实验室)
本研究通过三激光无多普勒激发技术,在暖蒸汽中实现瑞利密度提升三倍和光谱线宽减少近四倍,为电场传感和确定性光子源提供新方法。
2026-02-23 physics.atom-ph
Sub-Doppler spectra of sodium $D$ lines in a wide range of magnetic field: theoretical study
我们计算的钠蒸气与静态磁场的相互作用范围从0到1特斯拉,这使得获得的行为的所有塞曼转换的磁场的函数的入射激光辐射的任何偏振:$π, σ^\pm$。我们使用这些结果结合一个法布里-珀罗微腔模型来描述的透射和反射信号的钠蒸气被限制在一个纳米薄细胞。这使我们能够提出第一次高分辨率的吸收光谱,并提供了完整的描述塞曼过渡,以及一些重要的特点,如外观的引导过渡和磁致圆二色性。所获得的理论结果可用于即将进行的钠蒸气纳米电池实验。
2021-04-30 physics.atom-ph physics.optics
Isotropic Light vs Six-Beam Molasses for Doppler Cooling of Atoms From Background Vapor - Theoretical Comparison
我们提出了一个3D的理论比较辐射压力之间的作用力施加在一个原子上的各向同性的光冷却计划和六束糖蜜。我们证明,在背景蒸气的情况下,所有的空间方向的原子运动必须被考虑,平均冷却速率是相等的,在这两种配置。然而,我们也指出了两种冷却技术的主要区别:与原子运动正交的力分量。如果这个横向力在各向同性光的情况下总是零,它可以超过辐射压力的纵向分量在六束糖蜜配置高原子速度,从而减少速度捕获范围。
2017-05-26 physics.atom-ph
Sub-natural linewidth in room-temperature Rb vapor using a control laser
我们展示了两种方法获得亚自然线宽探测吸收通过室温Rb蒸汽。这两种技术都使用控制激光器来驱动从不同的基态的跃迁。相干驱动将激发态分裂成两个修饰态(Autler-Townes双峰),当控制激光器从共振失谐时,这两个修饰态具有不对称的线宽。在第一种技术中,激光器具有1.18 GHz的大失谐,以将线宽从560 MHz的多普勒宽度减小到5.1 MHz。在第二种技术中,我们使用反向传播的泵浦光来消除一阶多普勒效应。未受扰动的探测线宽约为13 MHz,在失谐量为11.5 MHz时,探测线宽减小到3 MHz(0.5 Γ)以下。
2002-04-06 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
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
Doppler-free spectroscopy of the Cs $6\text{S}_{1/2}-7\text{P}_{3/2}$ atomic transition at 456 nm in a nanometric-thick vapor layer
本文研究了纳米厚度蒸气层中 Cs 原子 456 nm 跃迁的无多普勒光谱特性,通过 Dicke 收窄和光泵浦技术实现了线宽小于 20 MHz 的窄共振,为高分辨率光谱和频率参考提供了新途径。
2025-01-30 physics.atom-ph
Theory of Sub-Doppler Spectroscopy of Alkali Metal Vapors in the Field of Counterpropagating Bichromatic Laser Beams: Probe Beam Regime
Institute of Laser Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences(俄罗斯科学院西伯利亚分院激光物理研究所)
本文针对微型气室中碱金属原子的亚多普勒共振,采用密度矩阵与不可约张量算子代数构建理论,获得泵浦-探测 regime下探测光束吸收系数的解析表达式,预测反向传播光束圆偏振相反时共振振幅更大。
2026-10-14 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
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
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
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
Dynamic rephasing in a telecom warm vapor quantum memory
Imperial College London(帝国理工学院);ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院);University of Southampton(南安普顿大学);University of Oxford(牛津大学)
本文提出动态重相位协议,通过转移存储激发到辅助退相干态,有效逆转积累的多普勒相位,将存储时间延长50倍,同时保持GHz带宽和低噪声,实现四独立时间-bin模式的on-demand存储与检索。
2026-04-15 physics.atom-ph quant-ph
Sub-Doppler optical resolution by confining a vapour in a nanostructure
我们表明,在纳米结构中的热蒸气是光谱的兴趣。我们在Cs蒸气池上进行反射光谱,其窗口覆盖有薄蛋白石膜(通常为10或20层~ 1μm直径的球体)。子多普勒结构出现在光谱中的一个纯粹的线性制度的光激发和信号被证明是源于蛋白石的间隙区域。这些狭窄的光谱结构,可观察到的大范围的倾斜入射角(~ 30- 50度),是一个原始的功能相关联的3-D蒸汽约束。它记住了一个Dicke窄化,即当原子运动是亚波长限制时的多普勒展宽抑制。这种狭窄,通常在r.f.当缓冲气体确保碰撞限制效应时,在光学频率中仍然难以捉摸。此外,我们描述了初步的实验中进行的泵浦探测技术,旨在阐明的空间起源的窄的贡献。最后,我们讨论了我们的研究结果如何允许设想微米级的光频时钟的参考,和高分辨率光谱的弱和难以饱和的分子线。
2013-06-12 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
Power broadening effects on Electromagnetically Induced Transparency in $^{20}$Ne vapor
我们在这里报告的电磁感应透明(EIT)在$^{20}$ Ne的第一个观察。的EIT线宽的功率展宽测量作为氖压力和RF激发功率的函数。多普勒效应对EIT加宽的影响甚至在低压和低强度下也被发现,其中线宽应该仅由均匀效应支配。
2014-02-25 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Two-beam nonlinear Kerr effect to stabilize laser frequency with sub-Doppler resolution
在许多原子物理学实验中,避免激光频率漂移是一个关键问题。已经开发了几种技术来锁定激光频率,使用亚多普勒色散原子线形作为反馈回路中的误差信号。我们在这里提出了一个双光束技术,使用周围尖锐的共振原子蒸气的非线性特性,产生子多普勒色散样的线形,可以用作误差信号。我们简单而稳健的技术具有不需要调制或磁场的优点。
2012-07-16 physics.atom-ph physics.optics
Dual-Frequency Sub-Doppler Spectroscopy: Extended Theoretical Model and Microcell-Based Experiments
最近,在碱蒸气室中使用两束反向传播的双频激光束的无多普勒光谱学已经被证明,提供了高对比度符号反转的自然线宽亚多普勒共振的检测。然而,迄今为止,只有一个定性的理论基础上的简化$Λ$计划模型已被报道,以解释这种现象的物理基础。本文建立了铯原子D1线双频亚多普勒谱的一般理论模型。后者考虑了原子的真实能量结构、主要弛豫过程和各种非线性效应,包括光抽运、光跃迁饱和、塞曼和超精细相干布居俘获(CPT)态。该模型允许定量描述所涉及的物理过程的各自贡献,从而估计检测到的子多普勒共振的主要属性(高度和线宽)。用Cs蒸气微加工电池进行的实验结果的报告和解释的理论预测。的子多普勒共振振幅与反射镜的平移的空间振荡突出。报道的结果表明,DF SDS可能是一种很有前途的方法,用于开发一个完全小型化和高性能的光学频率基准,在各种紧凑的量子器件中的应用。
2018-12-23 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Doppler-free spectroscopy in driven three-level systems
我们展示了两种技术,用于研究由两个激光器(称为控制和探测)驱动的三能级系统的功能,当过渡多普勒展宽在室温蒸汽。对于$Λ$型系统,探测激光被分裂以产生反向传播的泵浦光束,该泵浦光束使零速度原子的跃迁饱和。然后,探针传输显示无多普勒峰,其甚至可以具有亚自然线宽。对于V型系统,控制光束的透射在探测激光器扫描时被检测到。当探测激光与零速度群的跃迁共振时,信号显示无多普勒峰。这两种技术大大简化了三能级系统的研究,因为理论预测可以直接比较,而不会出现多普勒展宽和光谱中存在多个超精细能级的复杂情况。
2005-10-11 physics.atom-ph physics.optics
Doppler-free Selective Reflection spectroscopy of the $6s$ $^2S_{1/2} \to 7p$ $^2P_{3/2}$ transition of Cesium using a nanofabricated vapor cell
利用纳米厚度蒸气室首次实现铯原子456 nm跃迁的无多普勒选择性反射光谱,获得30倍多普勒窄化,并观测到原子-表面相互作用引起的红移。
2025-01-20 physics.atom-ph
Pulsed Rydberg four-wave mixing with motion-induced dephasing in a thermal vapor
本文报道了在热铷原子蒸气中的时间分辨脉冲四波混频(FWM)信号。我们观察到四波混频信号的移相时间高达7纳秒,强烈依赖于激发带宽的里德伯态。里德堡态的激发是由ns时间尺度上的脉冲双光子跃迁驱动的。结合第三个cw去激发激光器,根据相位匹配效应和多普勒类平均的组合产生强定向和集体发射。与使用非谐振FWM的先前报告[1]相反,在谐振FWM方案中,我们在入射脉冲结束后不久观察到信号的额外恢复。我们推断这是热原子相干辐射之间运动诱导的相长干涉的复兴。共振四波混频方案揭示了更丰富的时间结构的信号,相比类似的,但非共振激励计划。一个简单的解释在于多普勒类的选择性。我们的数值模拟基于一个四能级模型,包括一个完整的多普勒系综可以定性地描述数据。
2015-12-15 physics.atom-ph quant-ph
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
Vapor-cell frequency reference for short-wavelength transitions in neutral calcium
我们研究了碲分子(Te $_2$)在423 nm $^1S_0-^1P_1$和431 nm $^3P_1-^3P_0$跃迁附近的光谱。这些跃迁与用于原子束表征和冷却(423 nm)以及增强检测(431 nm)的光学时钟有关。使用的Te $_2$蒸气室作为频率参考有许多优点,比其他激光稳定技术,我们讨论了一个应用程序来测量由于二阶多普勒频移的不稳定性在钙束时钟。
2018-06-12 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Nano-structured alkali-metal vapor cells
纳米尺度系统中的原子-光相互作用为基于集成发射器和光学模式的新技术带来了巨大的希望。我们提出的设计架构,施工方法,和表征的全玻璃碱金属蒸气电池与纳米尺度的内部结构。我们的电池采用无胶设计,允许多功能光学访问,特别是高数值孔径光学器件,并采用外部沉积ITO层形式的紧凑型集成加热系统。通过在不同的照明和检测方案进行光谱学,我们调查原子密度和速度分布在各种纳米景观。我们将双光子激发方案应用于细胞内一维原子,实现了比多普勒宽度小一个数量级以上的共振线宽。我们还证明了亚多普勒线宽的原子限制在两个维度的微米尺寸的通道。此外,我们说明了通过单独的纳米级约束控制我们的细胞内的蒸汽密度,这可以提供一个可扩展的路线,在相互作用体积内的单个原子的室温设备。我们的设计为小型化设备提供了一个强大的平台,可以很容易地与集成光子电路相结合。
2020-07-21 physics.atom-ph
Velocity-selective spectroscopy measurements of Rydberg fine structure states in a hot vapor cell
本文介绍了一种研究热里德伯气体光谱的速度选择光谱技术。该方法提供了光谱间隔的高分辨率测量。基于此方法,在室温133Cs蒸气室中测量了中间态的速度选择性超精细分裂,以及通过双光子里德伯激发的里德伯态的无多普勒精细结构分裂.实验数据与理论预测吻合良好。
2017-05-18 physics.atom-ph quant-ph
A practical guide to electromagnetically induced transparency in atomic vapor
本教程介绍了热碱蒸汽中电磁感应透明(EIT)的理论和实验基础。我们首先介绍了一个简单的三能级系统中的EIT的简单的唯象描述和EIT条件下的光传输和色散的解析表达式。然后重点讨论了原子的热运动对EIT系统各参数的影响。具体来说,我们分析了多普勒展宽的光学跃迁,弹道与扩散原子运动在有限体积的相互作用区域,碰撞人口减少和退相干。最后,我们讨论了共同的权衡优化EIT实验的重要性,并给出了一个简单的“走通过”一个典型的EIT实验装置。最后,我们简要概述了当前和潜在的EIT应用。
2022-06-16 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Frequency-comb based double-quantum two-dimensional coherent spectroscopy identifies collective hyperfine resonances in atomic vapor induced by dipole-dipole interactions
基于频率梳的多维相干光谱技术是一种新的光学方法,可以在短时间内实现高分辨率的测量。该方法的分辨率使得多维相干光谱学与具有窄共振的原子系统相关。我们利用双量子多维相干光谱揭示了在100 ℃下由偶极-偶极相互作用引起的铷蒸气中的集体超精细共振。我们在双量子二维光谱中观察到了倾斜的线形,这在多普勒展宽系统中还没有报道过。倾斜的线形表明,信号主要来自相对速度接近零的相互作用原子。
2017-11-10 physics.atom-ph
Evidence for strong van der Waals-type Rydberg-Rydberg interaction in thermal vapor
我们提出了室温以上铷原子气体中里德伯-里德伯相互作用的证据。利用蒸气室实验研究了不同里德堡态在纳秒时间尺度上的拉比振荡。通过分析原子的时间演化,并与退相模型进行比较,我们发现原子的时间演化与里德堡量子数n成正比,这与范德华相互作用是一致的。我们的结果表明,相互作用强度可以大于动能尺度(多普勒宽度),这是实现热量子器件在GHz制度的要求。
2012-12-04 physics.atom-ph quant-ph
Electrical read out for coherent phenomena involving Rydberg atoms in thermal vapor cells
我们提出了一种非常灵敏和可扩展的方法来测量铷原子的热蒸气室中的高激发里德堡态的布居。我们在一个5毫米的电接触池中检测里德伯电离电流。测得的电流被发现是在良好的协议与理论的里德伯人口的基础上的主方程的三个层次的问题,包括电离通道和在相应的温度下的全多普勒分布。电流检测的信噪比明显优于纯光学技术。
2012-09-28 physics.atom-ph quant-ph
Atom Interferometry in a Warm Vapor
我们演示了铷原子热蒸气中的物质波干涉。已建立的光脉冲原子干涉测量方法依赖于激光冷却来将大量原子系综集中到与原子光学光脉冲共振的速度类中。在我们的实验中,我们表明,没有激光冷却,可以获得清晰的干涉信号。这种效应依赖于原子干涉仪共振的多普勒选择性。该干涉仪可以被配置为测量加速度,我们证明,多个干涉仪可以同时操作,通过解决多个速度类。
2017-02-11 physics.atom-ph quant-ph
Observation of Zeeman shift in the rubidium D2 line using an optical nanofiber in vapor
本文报道了在直流磁场作用下,通过锥形光波导透射法观测到的~(85)Rb和~(87)Rb同位素D_2跃迁的塞曼频移(100 MHz量级)。分析了线偏振光在介质中的传播,将其看作是两个正交圆偏振方向σ+和σ-的叠加。在没有磁场的情况下,原子蒸气通过在电子束腰部的倏逝场对这些偏振的吸收是简并的。当平行于传播光施加弱磁场时,这种简并被解除,并且检测到共振频率的相对偏移。观察到1.6MHz/G和-2.0MHz/G的典型线性位移速率。我们还证明了二色性原子蒸气激光锁定线的形状,通过监测两个磁移吸收光谱的实时减法。这是特别有趣的磁光实验,因为它可以直接实现半导体激光器的频率稳定。
2013-05-19 physics.atom-ph physics.optics quant-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
Computational Studies of Light Shift in Raman-Ramsey Interference-Based Atomic Clock
拉曼-拉姆齐干涉光频移的测定对于发展基于蒸气室的原子频标具有重要意义。本文在不采用绝热近似的情况下,利用三能级系统的密度矩阵方程精确地计算了Raman-Ramsey干涉中的光移。具体而言,相移与相干密度矩阵项进行了研究,因为它们是相关的拉曼-拉姆齐干涉检测传输(或吸收)通过介质。对于单速度的情况下,数值计算的结果与使用绝热近似得到的分析结果进行了比较。结果表明,光移抑制符合封闭形式的解析解。计算研究也已扩展到调查拉曼-拉姆齐干涉的多普勒加宽的蒸汽介质。重要的是,速度引起的频移被发现在条纹中心作为一个额外的来源的蒸汽室拉曼时钟的频率误差。
2014-11-19 physics.atom-ph physics.optics
Chip-scale sub-Doppler atomic spectroscopy enabled by a metasurface integrated photonic emitter
本研究展示了一种集成光纤耦合的光子-超表面器件,实现了芯片级亚多普勒光谱学,通过高效发射准直光束并耦合反射光,无需对准,并提出了模型解释铷原子光谱特征。
2024-06-11 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Coherent control of group index and magneto-optical anisotropy in a multilevel atomic vapor
我们研究了电磁感应透明(EIT)在加热的钾蒸气细胞,使用一个简单的光学装置与一个单一的自由运行的二极管激光器和声光调制器。尽管多普勒宽度与基态超精细分裂相当,但获得了具有深亚自然线宽和大群指数的透明窗口。纵向磁场用于分裂EIT特征并诱导磁光各向异性。利用同向传播耦合光束和探测光束之间的拍音,我们对EIT介质的圆二色性(因此也是双折射)进行了外差测量。观察到的光谱表明,lin-parlin极化导致更大的各向异性比lin-perp-lin。一个包含16个塞曼态和18个\Lamda\子系统的简化分析模型再现了实验观察。
2016-06-30 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Doppler-free spectroscopy on Cs D$_1$ line with a dual-frequency laser
本文报道了在铯蒸气室中用双频激光系统在铯D $_1$谱线上调谐的无多普勒激光光谱。利用具有交叉线偏振的反向传播光束,观察到通常的饱和吸收下降的原始符号反转和无多普勒原子吸收的大幅增加。这一现象可以用相干布居俘获(CPT)效应来解释。在单频和双频两种情况下,研究了激光强度和光偏振对吸收曲线的影响。在后者中,进行两个二极管激光器的频率稳定,在1 s的平均时间产生在$3 \times 10^{-12}$水平的拍音分数频率稳定性。这些性能比使用常规单频饱和吸收方案获得的性能好一个数量级。
2016-05-30 physics.atom-ph
Fabrication and characterization of iodine photonic microcell for sub-Doppler spectroscopy and laser stabilization
本研究制备了全光纤充碘光子微电池,实现室温下73%吸收对比度及亚多普勒超精细结构分辨,用于激光稳定。
2023-01-12 physics.atom-ph physics.optics
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
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
Doppler-free selective reflection spectroscopy of electric-quadrupole transitions
本研究针对电偶极禁戒跃迁信号弱的问题,搭建精密实验实现了铯蒸气电四极跃迁的无多普勒选择性反射光谱,完成碰撞展宽测量,为Casimir-Polder相互作用研究提供了新途径。
2024-09-18 physics.atom-ph
Quantitative atomic spectroscopy for primary thermometry
定量光谱学已用于准确测量$^{85}$ Rb蒸气中原子跃迁的多普勒增宽。通过使用传统的铂电阻温度计和多普勒测温技术,我们能够确定$k_B$的相对不确定度为$4.1\times 10^{-4}$,与预期值的偏差为$2.7\times 10^{-4}$。我们的实验,使用一个溢出的蒸汽,从其他多普勒展宽测温(DBT)技术,依赖于弱吸收分子的扩散制度显着出发。在这些情况下,非常不同的系统效应,如磁灵敏度和光泵浦是占主导地位的。使用Stace和Luiten最近开发的模型,我们估计由于光泵浦测量的$k_B$值的扰动小于$4\times 10^{-6}$。光泵浦对原子和分子DBT实验的影响映射在很宽的光束尺寸和饱和强度范围内,表明可能的改进途径。我们还比较了最近的一些DBT实验的线加宽机制,操作窗口和检测限。
2011-01-13 physics.atom-ph physics.optics
Autler-Townes doublet in single-photon Rydberg spectra of Cesium atomic vapor with a 319 nm UV laser
利用无多普勒纯光探测技术,在室温蒸气室和319 nm紫外激光的作用下,研究了铯原子里德伯原子的单光子激发光谱.我们用窄线宽319 nm紫外激光直接将原子从6 S 1/2基态激发到71 P 3/2里德堡态。里德伯态的检测是通过在V型三能级系统中监测852 nm探测光束的吸收来进行的。在强耦合光场下,我们观察到了Autler-Townes双态,并从实验上研究了耦合强度对谱线间距和线宽的影响,这与基于修饰态理论的预言相一致。我们进一步研究了外加磁场下的里德堡谱。非简并塞曼子能级的存在导致了光谱的展宽和移动。它在磁场传感方面具有潜在的应用价值。
2018-11-04 physics.atom-ph
Self-induced transparency and optical transients in atomic vapors
Durham University(杜伦大学)
研究强共振连续波激光场快速开启在原子蒸气中引发瞬态振荡的动力学,通过求解Maxwell-Bloch方程考虑原子谱宽和超精细结构,分析自诱导透明条件下的瞬态行为。
2026-05-08 nlin.PS physics.atom-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
Accessing the $\rm 5S_{1/2} \rightarrow 5D_{5/2}$ two-photon transition in Rb using a diode laser system
利用外腔半导体激光系统和加热的蒸气池,观测了Rb蒸气在778 nm处的$\rm 5S_{1/2} \rightarrow 5D_{5/2}$双光子跃迁。在两个同位素的光谱显示良好的解决超精细跃迁。峰值是无多普勒的,并且具有典型线宽为2.2MHz的洛伦兹线形。该线宽大于300 kHz的自然线宽,但仍比D $_2$线中单光子跃迁的线宽小5- 10倍。由于该跃迁的绝对频率是以8 kHz精度测量的,因此与D $_2$线相比,它可以在光学区域中形成更好的次级参考。
2015-11-13 physics.atom-ph physics.optics
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