49S里德堡态的射频双光子光谱

在室温铯原子蒸气池中, 由铯原子基态、激发态和里德堡态构建了阶梯型三能级系统, 研究了里德堡原子阶梯型三能级系统的电磁感应透明(EIT). 在实现电磁感应透明的基础上, 利用16.9 GHz的射频电场耦合相邻的原子里德堡态, 实现49S_1/2→47D_3/2的双光子跃迁, 测量了里德堡原子的射频双光子光谱, 观察到了电磁感应透明光谱的分裂, 进一步研究了电场强度对射频双光子光谱的影响. 利用里德堡原子的EIT效应可实现对射频电场幅值和极化的精密测量, 具有潜在的应用前景.     

铯6S1/2 -6P3/2 -8S1/2阶梯型系统中超精细能级的多重电磁感应透明

基于铯原子6S_1/2 -6P_3/2 -8S_1/2的阶梯型能级系统,对室温下铯原子气室中的电磁感应透明(EIT)谱进行了研究.由于探测光的频率锁定于基态6S_1/2(F=3)到中间态6P_3/2的超精细跃迁线上,耦合光在中间态6P_3/2和激发态8S_1/2之间扫描,得到的EIT谱具有平坦的背景,提高了光谱的精度.理论上,采用了一个多能级的EIT模型,将其计算结果与所观察的实验现象进行了比较,二者符合得比较好. 关键词： 电磁感应透明 光抽运 超精细结构 阶梯型系统     

外加磁场对简并二能级原子系统相干特性的影响

在铯原子简并二能级系统中6S_1/2F=4—6P_3/2 F'=5 的循环跃迁上获得了电磁感应吸收(EIA)峰，并研究了轴向均匀磁场对二能级系统相干效应的影响，即存在轴向均匀磁场时，观测到在铯原子6S_1/2F=4—6P_3/2F'=5 跃迁频率处EIA和电磁诱导透明(EIT)的混合结构，在合适的实验条件下，其结果与Ye等(2002)的理论分析相一致. 关键词： 电磁感应吸收(EIA) 铯原子 简并二能级系统     

Y型四能级系统中电磁感应透明和巨Kerr非线性效应的研究

在Y型四能级原子系统中理论分析了外加相干控制场的强度变化对电磁感应透明和Kerr非线性效应的影响.结果发现:当外加的耦合场和抽运场的强度从相等变得不相等时,原子系统对探测场的吸收曲线从一个透明窗口逐渐变成了具有两个透明点的增益区间,透明点的位置、增益值的大小以及增益区间的宽度都与变化着的外场的拉比频率密切相关;当两个外场强度较弱并且相对强度减小时,Kerr非线性效应有所增强但同时伴随有吸收;而当两个外场的强度较强并且相对强度增大时,Kerr非线性的峰值也随之增大并且逐渐与透明点对应,即获得了无吸收巨Kerr非线性效应.研究还发现,抽运场的强度变化对Kerr非线性增强的影响作用较耦合场要大.     

线极化Bell-Bloom测磁系统中抽运光对磁场灵敏度的影响

利用适用于线极化Bell-Bloom测磁系统的布洛赫方程和含有自旋弛豫的速率方程,以铯原子为研究对象,分析了抽运光对磁场灵敏度的影响,并在实验上分别采用与铯原子D1线和D2线共振的线偏光作为抽运光和探测光,用充有缓冲气体的气室进行了实验.实验结果与理论分析一致,均表明只有在一定的光强范围内,增大抽运光光强可以提高磁场灵敏度.且利用这一方法分析了原子的自旋弛豫对磁场灵敏度的影响.这项研究对于深入认识线极化的Bell-Bloom测磁系统,以及如何通过优化系统实现磁场灵敏度的提高具有重要的意义.     

铷蒸气Λ-型系统中的受激Raman谱与光泵效应

从理论和实验上研究了⁸⁵Rb 原子蒸气D1线系统中的受激Raman现象. 在Λ-型能级系统中, 抽运光对弱探测光的影响有两部分: 受激Raman激发和光泵效应. 在一定的抽运光强度和失谐量条件下, 受激Raman谱表现为增益谱或损耗谱; 以光泵效应导致的吸收谱为背景时, 便分别形成了窄线宽透明窗口或线宽差异很大的吸收双线. 理论模拟和实验结果基本符合. 基于这些研究, 从新的角度阐述了在Λ-型系统中的电磁感应透明和Autler-Townes分裂这两个重要现象与受激Raman谱之间的关系. 关键词： 受激Raman谱 光泵效应 电磁感应透明 吸收双线     

电磁感应双光子光透明及共振吸收增强

研究了相干场控制下的电磁感应双光子光透明。讨论了外加相干场对双光子吸收特性的影响 ,分析了电磁感应双光子光透明及共振吸收增强的物理机制。应用密度矩阵方法推导出相干场作用下双光子吸收上能级粒子数的二阶近似表达式 ,同时利用微扰法在原子缀饰态表象中推导出双光子跃迁速率的解析表达式。并讨论了系统中多普勒效应的影响。     

基于量子相干效应的无芯射频识别标签的空间散射场测量

基于原子蒸汽池中铯里德伯原子的电磁感应透明光谱在微波场作用下的Aulter-Towns效应,测量了无芯射频识别标签线形散射单元的近场散射微波电场二维空间分布,空间分辨率可达到亚微波波长.实现了射频电场极化方向与线形散射体标签夹角的有效分辨.电磁仿真软件的仿真结果与实验测量符合得很好.本研究提供了一种测量微波电场近场测量的新方法,对无芯射频识别标签的散射单元设计和标定以及电子电路的电磁辐射测量具有重要的意义.     

利用微波场抑制电磁感应透明的功率展宽

电磁感应透明的重要参量之一是透明窗口的光谱线宽。在Λ-型三能级原子系统中,电磁感应透明的光谱线宽由两低能级间的相干失相速率决定,若两低能级同属于原子基态的精细结构,则电磁感应透明窗口的极限线宽很窄。但较强的耦合场作用往往会导致电磁感应透明窗口的功率展宽,而减弱耦合场又会影响电磁感应透明的对比度和深度。为此,通过引入微波控制场共振作用于基态精细能级间构成三场作用下的准Λ-型四能级系统,利用微波控制场来抑制耦合场所引起的电磁感应透明窗口的功率展宽。结果表明,引入微波控制场不仅得到了双窗口电磁感应透明,而且在保持较好对比度的条件下,使得电磁感应透明的光谱线宽明显小于不加微波场的情况。     

电磁感应双光子光透明有共振吸收增强

研究了相干场控制下的电磁感应双光子光透明。讨论了外加相干场对双光子吸收特性的影响,分析了电磁感应双光子光透明及共振吸收增强的物理机制。应用密度矩阵方法推导出相干场作用下双光子吸收上能粒子数的二阶近似表达式,同时利用微扰法在原子缀饰态表象中推导出双光子跃迁速率的解析表达式。并讨论了系统中多普勒效应的影响。     

包含三能级原子环形腔的动态非稳与混沌过渡

在包含三能级原子的环形腔的输出光场中，观察到了由电磁感应透明（EIT）效应导致的动态非稳及混沌．该动态非稳及向混沌的过渡可以通过耦合光场而加以很好地控制．同时，由三能级EIT导致的原子相干改变了系统的吸收、色散及非线性效应，从而极大地增强了系统的动态非稳和混沌过渡特性．建立了一个理论模型来定量地解释观察到的现象．     

铷原子耦合光频率近共振时的电磁感应透明

研究了Λ型能级系统中, ⁸⁵Rb原子在耦合光频率失谐较小时的电磁感应透明(EIT)现象. 实验中, 随着耦合光频率失谐量的增加, 电磁感应透明窗口的绝对强度有所减弱, 但是其相对深度却有所增加, 透明窗口相对深度最大的位置不在耦合光频率共振处, 而是在耦合光频率失谐约180 MHz的位置. 用三能级和四能级系统的理论分别对实验结果进行对比分析, 发现用四能级系统的理论进行拟合的结果与实验符合得比较好. 对此, 我们提出当耦合光频率失谐较小时, EIT信号是两个激发态共同作用的结果, 并用四能级系统的理论分析了两个激发态之间的能级间隔对透明窗口相对深度最大值位置的影响.     

基于Rb原子电磁诱导透明的量子干涉实验研究

报道了基于85RbD2线电磁诱导透明(EIT)的量子干涉现象,发现当一耦合光和探测光之间满足拉曼共振条件时出现电磁诱导透明现象,在某些条件下也观察到电磁诱导吸收(EIA).而当用一束耦合光和一束泵浦光共同作用于5S1/2,F=3→5P3/2,F′=3和5S1/2,F=3→5P3/2,F′=4能级上时,探测光的吸收谱表现出三峰结构,并且峰强弱与两耦合光之间的相对强度有关.     

Full Quantum Theory of Transient-State Electromagnetically Induced Transparency

We develop a full quantum theory of transient-state electromagnetically induced transparency (EIT) in thevapor of three-level A-type atoms interacting with probe and coupling lasers. As applications of the full quantum theory,we show that transient-state EIT medium exhibits normal dispersion and find that group velocities of both coupling andprobe lasers are greatly reduced. It is shown that the group velocity of the probe laser in the transient-state EIT case isequal to that in the adiabatic EIT case and that the coupling laser group velocity in the transient-state EIT is generallyless than that in the adiabatic EIT.     

Full Quantum Theory of Transient-State Electromagnetically Induced Transparency

We develop a full quantum theory of transient-state electromagnetically induced transparency (EIT) in the vapor of three-level A-type atoms interacting with probe and coupling lasers. As applications of the full quantum theory, we show that transient-state EIT medium exhibits normal dispersion and find that group velocities of both coupling and probe lasers are greatly reduced. It is shown that the group velocity of the probe laser in the transient-state EIT case is equal to that in the adiabatic EIT case and that the coupling laser group velocity in the transient-state EIT is generally less than that in the adiabatic EIT.     

EIT as a tool to observe dual wavelength operation of a semiconductor laser

We propose a simplified technique for dual wavelength operation of an extended cavity semiconductor laser, and its characterization using electromagnetically induced transparency (EIT). In this laser cavity scheme light beam is made converging before it incidences on the cavity grating. The converging angle of the beam creates two longitudinal oscillating modes of resonating cavity. Frequency separation between the longitudinal modes are measured with the help of beat frequency generation in a photodiode and creating pair of EIT spectra in Rb vapor. The pair of EIT dips that are generated due to dual wavelength of this laser (that is used as control laser) can be used to estimate frequency difference between the generated wavelengths. Width of EIT spectra can be used to estimate linewidth of individual wavelength components.     

调制激光场中Rydberg原子的电磁感应透明

本文主要研究了调制探测激光场中铯Rydberg 原子阶梯型三能级系统的电磁感应透明(EIT) 效应. 铯原子基态6S_1/2, 第一激发态6P_3/2 和Rydberg 态形成阶梯型三能级系统, 探测光作用于6S_1/2 (F = 4)→6P_3/2(F' = 5) 的跃迁, 耦合光在Rydberg 跃迁线6P_3/2→49S_1/2 附近扫描, 形成Rydberg 原子EIT. 当对探测光频率施加一个几kHz 的调制时, 调制解调后的EIT 信号分裂为两个峰, 双峰间距与调制频率无关,而与调制幅度导致的失谐量大小(频率调制幅度) 成正比, 双峰间隔的一半等于探测光频率调制幅度的λ_p/λ_c = 1.67 倍. 实验结果与理论计算相一致. 本文的研究结果可应用于激光线型和频率抖动的实时监测.     

Frequency stabilization of a diode laser using electromagnetically induced transparency in a V-configuration cesium atom

An electromagnetically induced transparency (EIT) signal is observed in a V-type energy level scheme in a cesium vapor cell at room temperature. The effects of frequency detuning and the intensity of the pump laser on the EIT signal have been investigated. The performance of the probe-diode laser system, which is frequency stabilized on the EIT signal by using electrical feedback, is explored. The first derivative of the EIT signal offers a steeper slope and better S/N ratio for laser frequency stabilization than that of the Doppler-free hyperfine and crossover resonances. A comparative study of the frequency stability of an external-cavity diode laser stabilized at EIT and at the crossover resonance is presented. The square root of the Allan variance (σ) vs. integration time (τ) plot shows about a tenfold improvement in the frequency stability of the EIT-locked laser (σ ～ 2.043 × 10^?13τ^?1/2) over that of the crossover-locked laser under a short integration time (1–10 ms), whereas a twofold improvement is found under a long integration time (～1 s).     

Double EIT and enhanced EIT signal in a combination of Λ- and V-type system of Rb-D<Subscript>2</Subscript> transition

We report the experimental observations of double EIT and enhanced EIT signal in a combination of Λ- and V-type multi-level system of the D₂ transition of ⁸⁵Rb atoms interacting with three laser fields. The EIT formation under a Λ-type and V-type systems is also observed separately. It is found that the EIT width in a V-type system becomes narrower than the Λ-type system. Also the effect of frequency detuning of the control laser on the probe absorption profile is studied in presence of Λ- and V-type EIT systems.     

Precise measurement of optical frequency with the help of electromagnetically induced transparency

We have studied electromagnetically induced transparency (EIT) spectra in a frequency span as wide as 300 MHz. This tunability of EIT spectra provides an opportunity to utilize the sub-natural spectra in measuring unknown laser frequency very accurately. EIT is observed when control and probe laser frequency detunings are equal. This correlation has been used to identify and measure unknown probe frequency with a very high degree of accuracy, subject to the condition that control laser frequency is known.