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0431-81702023
光学工程
Cs 原子选择反射光谱暗共振的实验研究

摘要 近年来 原子电磁感应透明(ETT)和相干布局俘获(CPT) 已有相当多的报道,在三能级A型系统中,双光场能够诱导原子基态相干并且导致吸收减少 。从实验上研究了A型 Cs 原子气固界面反射光谱中的暗共振现象。实验中将 Cs 原子蒸气加热到 150摄氏度左右,抽运光调谐到  附近,探测光在,并以近垂直人射到 Cs 炉表面,实验中观察并讨论了抽运光在不同强度和失谐情况下探测光选择反射光谱中的暗共振结果可知在大的抽运光强的作用下,亚多普勒结构的反射光谱在共振位置出无多普勒效应的原子相干,以及原子-器壁碰撞,长程原子-器壁相互作用,器壁表面原子速度分布有一定的意义。

关键词 盘子光学,选择反射光谱;暗共振;原子相干

1 引言

      二能级系统气固界面的选择反射(SR) 光谱近年来已有大量的理论和实验研究[1] 其中包括监测气固界面的反射系数与气体介质的依赖关系。光在气固界面的反射光谱发生在气体原子距离界面波长量级的范围内,在正人射条件下原子与表面的碰撞导致了 SR 信号的亚多普勒结构,这是由于原子在离开表面时已经与界面相五作用导致去激发,这种效应已经被用来探测介质表面原子与气体原子的范德瓦尔斯相互作用力 ,或用来估算吸收线的压力展宽及频移能级原子系统在监测近表面原子的动力学行为给予了新的方法和新的可能 Amy-klein 等通过探测反射光谱研究了阶梯型 能级 Cs 原子系统折射系数的变化 Le Boiteux 等从实验和理论上研究了不同人射角度时的 能级原子的选择反射光谱 Gross 等研究了 Rb 原子中 SR 光谱中的速度选择光抽运应[4] 本文从实验上研究了 能级 型原子的反射光谱的暗共振现象。

2 实验装置

      实验装置如图1所示 抽运激光器为铁宝石 (Coherent MBR 100) 产生的线偏振光搞合到 Cs 原子跃迁附近 探测光由外腔式二极管激光器(New Forcus 6000)输出,自由运转

      线宽小于 500 kHz(=50 rns) 两激光束近垂直人射 Cs 炉表面, Cs 炉温度保持在 150 'c左右,其原子密度约为 2x10 14/cm ,以保证高的信噪比 饱和吸收光谱作为频率参考,弱探测光的吸收信号由雪崩极管(Ham natus Si APD s3884) 接收,输出电信号由数字示波器采集 探测光的直径约为1. mm,远小于抽运光直径(约为 4mm) ,这样有利于抽运光和探测光的有效重合 探测光功率约为 1mW。

3  实验结果及分析

      实验涉及的原子能级如图2 所示,为基态, Ib> 为激发态,γ/2 为跃迁弛豫率,T/2为基态间的非辐射弛豫率, ω1为间的跃迁频率, ω2为间的跃迁频率 典型的反射光谱及暗共振,如图 3所示,探测光扫描于跃迁线(68ω(F=3) 6P:yJ 附近,抽运光共振于 F=4 F'=3 上,图 3(a) 为无抽运光时的反射光谱,呈现近色散型的光谱结构,图3(b)为暗共振光谱,在跃迁 F=3 F'=3 的位置上探测光出现明显的吸收减小,透明峰半宽约为 7 MHz,在 F=3 F'=2 F=3 F'=4 光谱线宽出现明显的展宽 为抽运光功率改变时的暗共振光

谱。当抽运功率增加时,透明峰明显加深,这是由于光抽运效应导致的交流斯塔克分裂增宽的结果,这与室温下观察到的碱金属电磁感应透明(E T)效果相似 为改变抽运光失谐时的结果,抽运光功率为 570 MW ,吸收减小的位置随抽运光失谐的位置在相应地改变 实验现象可由如下理论解释间,体原子的原子态可由密度矩阵给出,解 r e e 1 i Liouville 方程可得

4   结论

在强抽运光作用下,在A型气固界面无多普勒效应的选择反射光谱中进行了暗共振的实验研究,并观察到明显的吸收减小当抽运光失谐时其位置亦随之发生改变。 实验结果对探测介质表面原子与体原子的范德瓦尔斯相互作用力,近表面原子折射率改变,近表面原子的动力学行为等具有一定的指导意义。

 

 

 

 


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