축퇴된 이준위 루비듐 원자의 매우 좁은 선폭을 가지는 EIA 스펙트라의 파워 및 편광 의존성 연구

Abstract

We have investigated ultra-narrow EIA spectral features with respect to variations of polarizations and powers of pump laser beam in a degenerate two-level system of the transition of 85Rb D2 transition line . Polarizations of the probe laser beam in two separate experiments were fixed at right circular and horizontal linear polarizations, respectively while the polarizations of the pump lasers were varied from initial polarizations same as the probe laser beams to orthogonal to probe polarizations. In the circular polarization experiment, the pump polarization was varied from right circular polarization to left circular polarization through a linear polarization. In the linear polarization experiment, the pump polarization were varied from vertical polarization to horizontal polarization by rotating the vertical linear polarization. One homemade laser combined with AOMs was used to the pump and probe laser beams instead of two different lasers to overcome broad linewidths of the homemade lasers. Theoretically, ultra-narrow EIA spectra were obtained from probe absorption coefficient calculated from optical Bloch equations of the degenerate two level system prepared by a pump laser beam. In the case of the circular polarization, EIA signal was obtained as expected theoretically although both pump and probe beams have same polarization. The EIA signal become smaller as power increases and polarizations of the pump and probe beams were same. When the polarization of the pump beam was linear polarization, maximum EIA signal was obtained theoretically and experimentally. Experimental EIA spectral shapes with respect to variations of the pump beam polarization shows similar trends as the theoretical results. |85Rb D2 천이선의 축퇴된 이준위 시스템에서 펌프 빔의 편광과 파워 변화에 따른 매우 좁은 선폭을 가지는 EIA신호 형상들에 관한 연구를 수행하였다. 두 다른 실험에서 프로브 빔의 편광은 우원 편광과 수평 선 편광으로 각 각 고정하고, 펌프 빔은 프로브 빔의 편광에서 시작하여 프로브 빔에 수직한 편광으로 점점 변화시켰다. 그러므로 원형 편광의 경우 우원 편광에서 점점 선형 편광을 지나 좌원 편광으로 변화하고 선편광의 경우는 수직 편광에서 편광을 변화시켜 수평 편광으로 변화 시켰다. 두 대의 독립적인 펌프 및 프로브 레이저를 사용하는 경우에 넓은 레이저 선폭에 의한 좁은 선폭의 EIA 신호를 관측하지 못하기 때문에 실험실에서 제작한 하나의 레이저와 AOM들을 이용하여 펌프 빔과 프로브 빔을 준비하였다. 이론적으로 좁은 선폭을 가지는 EIA 신호는 펌프 빔에 의해 준비된 축퇴된 이준위 시스템의 광학 블로호 방정식으로부터 프로브 빔의 흡수 계수를 계산 함으로서 얻어졌다. 원형 편광의 경우 EIA 신호가 같은 편광을 가지는 경우에도 이론에서 얻은 바와 같이 EIA 신호가 얻어졌으며, EIA 신호는 펌프 빔의 파워가 증가하는 경우 EIA 신호가 줄어드는 것을 관측할 수가 있었다. 이 경우 펌프 빔의 편광이 선형 편광인 경우가 제일 강한 신호를 줌을 이론으로 얻을 수 있었으며, 실험에서도 또한 같은 결과를 얻을 수가 있었다. 전반적인 펌프 빔의 편광에 따른 관측된 EIA 신호들은 계산된 결과와 유사한 경향을 보이는 것을 알 수가 있었다.