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한국광학회지

루비듐 5S1/2-5P3/2-4D3/2,5/2 전이선에서의 이중공명 광펌핑 분광

문한섭, 이림, 김중복

Published Aug 1, 2005• 0 citations
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Abstract

우리는 (87)^Rb 원자의 5S½-5P_(3/2)-4D_(3/2)와 4D_(5/2) 전이선을 이용하여 레이저의 세기, 편광조합, 그리고 정렬상태에 따른 이중공명광펌핑(double resonance optical pumping; DROP) 스펙트럼을 조사하였다. 5P_(3/2)-4D_(5/2) 전이선에서 레이저의 세기에 따른 초미세 구조간의 DROP 신호의 변화가 크게 나타났고, 그 원인은 순환전이선의 낮은 광펌핑 효율 때문이었다. 두 레이저의 편광조합을 달리 했을 때 이중공명의 전이율이 변하고, 이러한 효과가 DROP 스펙트럼의 변화로 나타났다. 또한 두 레이저가 같은 방향으로 진행하는 경우와 반대 방향으로 진행하는 경우를 비교했을 때, 스펙트럼의 선폭은 각각 12.2 ㎒와 6.9 ㎒로 측정되었다.

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Bouble Resonance Optical Pumping in the Transition 5S1/2-5P3/2-4D3/2, 5/2of Rb Atoms

Han Seb Moon

우리는 $^{87}Rb$ 원자의 $5S_{1/2}-5P_{3/2}-4D_{3/2,\;5/2}$ 전이선을 이용하여 레이저의 세기, 편광조합, 그리고 정렬상태에 따른 이중공명광펌핑(double resonance optical pumping; DROP) 스펙트럼을 조사하였다. $5P_{3/2}-4D_{5/2}$ 전이선에서 레이저의 세기에 따른 초미세 구조간의 DROP 신호의 변화가 크게 나타났고, 그 원인은 순환전이선의 낮은 광펌핑 효율 때문이었다. 두 레이저의 편광조합을 달리 했을 때 이중공명의 전이율이 변하고, 이러한 효과가DROP스펙트럼의 변화로 나타났다. 또한 두 레이저가 같은 방향으로 진행하는 경우와 반대 방향으로 진행하는 경우를 비교했을 때, 스펙트럼의 선폭은 각각 12.2 MHz 와 6.9 MHz로 측정되었다. We present the double resonance optical pumping(DROP) spectra according to the laser power, the polarization combination of lasers, and the alignment of lasers in the transition $5P_{3/2}-4D_{5/2}\;and\;5P_{3/2}-4D_{5/2}$ of $^{87}Rb.$ We observed obviously changing DROP spectrum according to the laser power in the transition $5P_{3/2}-4D_{5/2}$ involved the cycling transition. The laser power effects are attributed to the low optical-pumping-effect in the cycling transition. We observed changing DROP spectrum depending on the polarizations of the lasers. The laser polarization effects are attributed to the changing transition probability according to the polarizations of lasers. We compared the co-propagation with the counter-propagation and the spectral linewidths were 12.2 MHz and 6.9 MHz, respectively.

한국광학회지•Aug 1, 2005•0 citations

이중공명 광펌핑을 이용한 1.5 ㎛ 반도체 레이저 주파수 안정화

문한섭, 이원규, 이림 +1 more

우리는 이중공명 광펌핑(double resonance optical pumping; DROP)효과를 이용하여 루비듐((87)^Rb) 원자의 5P_(3/2)-4D_(3/2)와 5P_(3/2)-4D_(5/2) 전이선에서 DROP 스펙트럼을 관측하고, 1.5 ㎛ 레이저의 주파수를 무변조 안정화하였다. 관측한 DROP 스펙트럼은 기존의 광-광 이중공명(optical-optical double resonance; OODR) 스펙트럼보다 높은 신호대잡음비를 가지며, 약 10 ㎒의 좁은 선폭을 갖고 있다. DROP 스펙트럼의 상대적인 세기는 자발방출에 의한 광펌핑 정도로 설명할 수 있었다. DROP스펙트럼에 안정화된 1.5 ㎛ 레이저의 주파수 흔들림은 샘플링 시간 0.1초에서 0.2 ㎒로 측정되었고, 상대주파수 흔들림은 평균시간 100초에서 약 1×10-¹¹이었다.

한국광학회지•Jun 1, 2004•0 citations

결합광 세기에 따른 Rb 원자의 사다리형 전자기 유도 투과

문한섭, 이림, 김중복

우리는 Rb원자의 5S_(½)-5P_(3/2)-5D_(5/2) 전이선에서 조사광과 결합광의 편광조합 그리고 결합광 세기에 따른 사다리형 전자기 유도 투과(EIT) 현상을 조사하였다. 우리는 5D_(5/2) 전이선에서 초미세구조를 가진 사다리형 EIT 스펙트럼을 얻었고, EIT 스펙트럼의 최소 선폭은 6.5 ㎒로 측정되었다. 우리는 EIT 초미세구조의 상대적인 크기가 레이저의 편광조합 뿐만 아니라 결합광의 세기에 따라서 변하는 것을 실험적으로 관측하였고, 결합광의 세기에 따라 신호의 크기가 달라지는 이유는 광의 세기에 대하여 원자계가 비선형적으로 상호작용하기 때문이라는 사실을 밝혔다.

한국광학회지•Feb 1, 2005•0 citations

85 Rb D1선에서 이광자 결맞음을 고려한 포화흡수 분광

노종우, 강만일, 류지욱 +1 more

우리는 포화흡수 분광에서 이광자 결맞음 효과를 고려한 7준위 원자 모델을 제안하고 이를 이용하여 Nakayama이론으로 설명할 수 없었던 레이저의 세기에 따른 스펙트럼의 변화와 일부 교차공진선에서 Nakayama이론과의 불일치 현상을 설명하였다. 우리는 Zeeman 부준위에서 펌프광과 조사광의 편광이 π-π일 때를 모두 고려하여 상준위 2개 하준위 5개로 구성된 7준위의 모델을 만들었고, 85 Rb원자의 5S 1/2 -5P 1/2 전이선에 대하여 4준위 Nakayama이론과 7준위 원자 모델을 비교하였다. 또한 레이저의 세기에 따른 포화흡수 분광 스펙트럼과 7준위 원자모델로 계산한 이론결과가 잘 일치함을 보였다.

한국광학회지•Aug 1, 2006•0 citations

87Rb D₁전이선에서 원자결맞음을 이용한 비선형 광자기 효과 신호의 특성

이림, 문한섭, 김중복

우리는 6.7㎪의 네온 버퍼가스가 포함된 루비듐 증기셀을 이용하여 (87)^Rb원자 D₁전이선에서 레이저의 세기, 증기 셀의 온도, 전이선에 따른 비선형 광자기 신호(NMOE)의 특성을 조사하였다. 비선형 광자기 신호는 레이저의 세기와 증기셀의 온도가 증가함에 따라 F=2→F'=2 전이선에서는 광자기 신호의 크기와 선폭이 증가하였지만, F=2→F'=1 전이선에서는 확대 없이 신호의 크기만 증가됨으로써 자장 측정 민감도가 향상 되는 것을 확인하였으며, 이러한 효과를 자기부준위 사이에서의 원자결맞음 구도의 차이로 설명하였다. 관측된 최적 조건에서 자기장변화에 대한 민감도는 70pT/ √㎐ 이하로 계산되었다.

한국광학회지•Feb 1, 2006•0 citations

⁸⁵Rb원자의 5P 3/2 → 4D 3/2 전이선에서 이중공명 광펌핑

문한섭, 이림, 김중복

한국광학회 학술대회논문집•Feb 1, 2007•0 citations
우리는 (87)^Rb 원자의 5S½-5P_(3/2)-4D_(3/2)와 4D_(5/2) 전이선을 이용하여 레이저의 세기, 편광조합, 그리고 정렬상태에 따른 이중공명광펌핑(double resonance optical pumping; DROP) 스펙트럼을 조사하였다. 5P_(3/2)-4D_(5/2) 전이선에서 레이저의 세기에 따른 초미세 구조간의 DROP 신호의 변화가 크게 나타났고, 그 원인은 순환전이선의 낮은 광펌핑 효율 때문이었다. 두 레이저의 편광조합을 달리 했을 때 이중공명의 전이율이 변하고, 이러한 효과가 DROP 스펙트럼의 변화로 나타났다. 또한 두 레이저가 같은 방향으로 진행하는 경우와 반대 방향으로 진행하는 경우를 비교했을 때, 스펙트럼의 선폭은 각각 12.2 ㎒와 6.9 ㎒로 측정되었다.
우리는 87Rb^{87}Rb87Rb 원자의 5S1/2−5P3/2−4D3/2,  5/25S_{1/2}-5P_{3/2}-4D_{3/2,\;5/2}5S1/2​−5P3/2​−4D3/2,5/2​ 전이선을 이용하여 레이저의 세기, 편광조합, 그리고 정렬상태에 따른 이중공명광펌핑(double resonance optical pumping; DROP) 스펙트럼을 조사하였다. 5P3/2−4D5/25P_{3/2}-4D_{5/2}5P3/2​−4D5/2​ 전이선에서 레이저의 세기에 따른 초미세 구조간의 DROP 신호의 변화가 크게 나타났고, 그 원인은 순환전이선의 낮은 광펌핑 효율 때문이었다. 두 레이저의 편광조합을 달리 했을 때 이중공명의 전이율이 변하고, 이러한 효과가DROP스펙트럼의 변화로 나타났다. 또한 두 레이저가 같은 방향으로 진행하는 경우와 반대 방향으로 진행하는 경우를 비교했을 때, 스펙트럼의 선폭은 각각 12.2 MHz 와 6.9 MHz로 측정되었다. We present the double resonance optical pumping(DROP) spectra according to the laser power, the polarization combination of lasers, and the alignment of lasers in the transition 5P3/2−4D5/2  and  5P3/2−4D5/25P_{3/2}-4D_{5/2}\;and\;5P_{3/2}-4D_{5/2}5P3/2​−4D5/2​and5P3/2​−4D5/2​ of 87Rb.^{87}Rb.87Rb. We observed obviously changing DROP spectrum according to the laser power in the transition 5P3/2−4D5/25P_{3/2}-4D_{5/2}5P3/2​−4D5/2​ involved the cycling transition. The laser power effects are attributed to the low optical-pumping-effect in the cycling transition. We observed changing DROP spectrum depending on the polarizations of the lasers. The laser polarization effects are attributed to the changing transition probability according to the polarizations of lasers. We compared the co-propagation with the counter-propagation and the spectral linewidths were 12.2 MHz and 6.9 MHz, respectively.
우리는 이중공명 광펌핑(double resonance optical pumping; DROP)효과를 이용하여 루비듐((87)^Rb) 원자의 5P_(3/2)-4D_(3/2)와 5P_(3/2)-4D_(5/2) 전이선에서 DROP 스펙트럼을 관측하고, 1.5 ㎛ 레이저의 주파수를 무변조 안정화하였다. 관측한 DROP 스펙트럼은 기존의 광-광 이중공명(optical-optical double resonance; OODR) 스펙트럼보다 높은 신호대잡음비를 가지며, 약 10 ㎒의 좁은 선폭을 갖고 있다. DROP 스펙트럼의 상대적인 세기는 자발방출에 의한 광펌핑 정도로 설명할 수 있었다. DROP스펙트럼에 안정화된 1.5 ㎛ 레이저의 주파수 흔들림은 샘플링 시간 0.1초에서 0.2 ㎒로 측정되었고, 상대주파수 흔들림은 평균시간 100초에서 약 1×10-¹¹이었다.
우리는 Rb원자의 5S_(½)-5P_(3/2)-5D_(5/2) 전이선에서 조사광과 결합광의 편광조합 그리고 결합광 세기에 따른 사다리형 전자기 유도 투과(EIT) 현상을 조사하였다. 우리는 5D_(5/2) 전이선에서 초미세구조를 가진 사다리형 EIT 스펙트럼을 얻었고, EIT 스펙트럼의 최소 선폭은 6.5 ㎒로 측정되었다. 우리는 EIT 초미세구조의 상대적인 크기가 레이저의 편광조합 뿐만 아니라 결합광의 세기에 따라서 변하는 것을 실험적으로 관측하였고, 결합광의 세기에 따라 신호의 크기가 달라지는 이유는 광의 세기에 대하여 원자계가 비선형적으로 상호작용하기 때문이라는 사실을 밝혔다.
우리는 포화흡수 분광에서 이광자 결맞음 효과를 고려한 7준위 원자 모델을 제안하고 이를 이용하여 Nakayama이론으로 설명할 수 없었던 레이저의 세기에 따른 스펙트럼의 변화와 일부 교차공진선에서 Nakayama이론과의 불일치 현상을 설명하였다. 우리는 Zeeman 부준위에서 펌프광과 조사광의 편광이 π-π일 때를 모두 고려하여 상준위 2개 하준위 5개로 구성된 7준위의 모델을 만들었고, 85 Rb원자의 5S 1/2 -5P 1/2 전이선에 대하여 4준위 Nakayama이론과 7준위 원자 모델을 비교하였다. 또한 레이저의 세기에 따른 포화흡수 분광 스펙트럼과 7준위 원자모델로 계산한 이론결과가 잘 일치함을 보였다.
우리는 6.7㎪의 네온 버퍼가스가 포함된 루비듐 증기셀을 이용하여 (87)^Rb원자 D₁전이선에서 레이저의 세기, 증기 셀의 온도, 전이선에 따른 비선형 광자기 신호(NMOE)의 특성을 조사하였다. 비선형 광자기 신호는 레이저의 세기와 증기셀의 온도가 증가함에 따라 F=2→F'=2 전이선에서는 광자기 신호의 크기와 선폭이 증가하였지만, F=2→F'=1 전이선에서는 확대 없이 신호의 크기만 증가됨으로써 자장 측정 민감도가 향상 되는 것을 확인하였으며, 이러한 효과를 자기부준위 사이에서의 원자결맞음 구도의 차이로 설명하였다. 관측된 최적 조건에서 자기장변화에 대한 민감도는 70pT/ √㎐ 이하로 계산되었다.