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한국광학회지

87Rb D₁전이선에서 원자결맞음을 이용한 비선형 광자기 효과 신호의 특성

이림, 문한섭, 김중복

Published Feb 1, 2006• 0 citations
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Abstract

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.

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Rb D₁ 전이선에서 원자결맞음에 의한 비선형 광자기 효과

문한섭, 이원규, 안문희 +1 more

우리는 버퍼 가스가 포함된 Rb 원자 증기셀을 이용하여 (87)^Rb원자 D₁전이선에서 원자결맞음에 의한 비선형 광자기 신호를 관측했다. 측정된 가장 좁은 비선형 광자기 신호의 선폭은 2 π×464 ㎐이고, 이 때 비선형 광자기 효과에 의한 미분형 신호의 peak-to-peak 변화에 해당하는 자기장의 변화는 약 1 mGauss로 측정되었다. 이러한 결과는 고감도 자기장 측정을 위한 광자계 연구에 응용될 수 있다.

한국광학회지•Feb 1, 2005•0 citations

파라핀이 코팅된 Rb 증기 셀에서 비선형 광자기 효과 신호

이현준, 유예진, 배인호 +1 more

본 연구에서는 파라핀이 코팅된 Rb원자 증기 셀을 이용하여 87Rb D1전이선의 Hanle스펙트럼과 비선형 광자기 효과 신호를 조사하였다. 파라핀 코팅 증기 셀의 효과에 의한 좁은 스펙트럼 폭을 가진 영역과 순수 증기 셀에서 얻을 수 있는 넓은 스펙트럼폭을 가진 이중구조의 Hanle 스펙트럼을 관측할 수 있었다. 스펙트럼에 나타난 이중구조에서 좁은 선폭 영역의 선폭은 1 ㎑로 측정되었고, 스펙트럼 크기는 전체 스펙트럼에 대해서 10%로 측정되었다. 또한, Hanle 스펙트럼에 대응되는 이중 미분형태의 비선형 광자기 신호를 관측하였으며, 기울기가 급격하게 변하는 비선형 광자기 신호의 기울기는 레이저의 출력이 200 μW일 때 대략 10 ㎷/μT였다.

한국광학회지•Aug 1, 2009•8 citations

광 주입-잠금된 반도체 레이저의 모드 분석

배인호, 문한섭, 김지나

외부 공진기형 반도체 레이저를 주레이저로 하여 종레이저로 사용한 상용 반도체 레이저에 광 주입-잠금을 수행하고, 주입-잠금된 종레이저의 모드 특성을 조사하였다. 루비듐 원자의 D1 전이선에서 포화흡수분광 스펙트럼과 주입-잠금된 종레이저의 모드를 측정하였다. 주입-잠금 대역폭 내에 있는 종레이저가 주레이저의 주파수와 선폭이 동기되는 것을 확인하였고, 주입되는 광의 세기에 따른 주입-잠금 대역폭을 측정하였다. 특히 주입되는 광의 세기, 그리고 주레이저와 종레이저의 주파수 차이에 따른 주입-잠금 과정에 종레이저의 모드 변화를 공초점 패브리-페로 간섭계를 이용하여 측정했다. 불완전 주입-잠금 상태에서는 종레이저의 모드가 두 개 이상의 다중 모드로 발진하는 것을 확인할 수 있었다.

한국광학회지•Oct 1, 2007•0 citations

속도선택 포화흡수분광을 이용한 분산형 신호의 관측 및 반도체 레이저의 주파수안정화

박상언, 조혁, 권택용 +2 more

세슘 D₁ 전이선에 해당하는 파장 894 ㎚의 레이저시스템을 제작하여 포화흡수분광 실험을 하였다. 포화흡수증기셀 내에서 조사광을 펌프광에 대해 일정한 각도로 교차시켜서 속도선택적인 포화흡수분광신호를 관찰하였다. 이 신호는 펌프광과 조사광의 교차하는 각도와 위치에 따라 변했다. 이때 두 개의 조사광에 의해 만들어진 속도선택 포화흡수분광신호들의 차이를 측정함으로써 분산모양의 주파수 분별신호를 만들 수 있었다. 이를 이용하여 주파수 변조없이 반도체 레이저의 주파수를 안정화할 수 있었다. 그 결과, 주파수 안정도 σy(τ=1s)=7×10-¹², σf(τ=1s)=2.4㎑이었다.

한국광학회지•Jun 1, 2001•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

파라핀 코팅된 Rb원자 증기 셀에서 원자결맞음 분광

이현준, 유예진, 배인호 +1 more

본 연구에서는 파라핀으로 코팅된 Rb원자 증기셀에서 전자기 유도 투과(Electromagnetically induced transparency: EIT)와 Hanle 스펙트럼을 관측하고 분석하였다. EIT스펙트럼은 독립적으로 발진하는 두 대의 외부 공진형 반도체 레이저를 이용하여 85 Rb의 D₁전이선(Fg = 2, 3 → Fe = 3)에서 관측하였고, Hanle 스펙트럼은 한대의 외부 공진형 반도체를 이용하여 87 Rb의 D₁전이선(Fg = 2 → Fe = 1)의 자기 부준위 사이의 3준위 Λ형 구도에서 관측하였다. 파라핀 코팅된 루비듐 증기 셀에서 Hanle 스펙트럼에서 이중구조를 관측할 수 있었고,증기셀 주변의 자기장의 세기를 변화시켜서 얻은Hanle 스펙트럼에서 이중구조의 스펙트럼 형태의 변화를 외부자기장의 방향과 크기에 따른 조사하였다. 이때 이중 구조에서 좁은 영역의 스펙트럼의 선폭은 200 ㎐로 측정되었다.

한국광학회지•Aug 1, 2008•0 citations
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.
우리는 버퍼 가스가 포함된 Rb 원자 증기셀을 이용하여 (87)^Rb원자 D₁전이선에서 원자결맞음에 의한 비선형 광자기 신호를 관측했다. 측정된 가장 좁은 비선형 광자기 신호의 선폭은 2 π×464 ㎐이고, 이 때 비선형 광자기 효과에 의한 미분형 신호의 peak-to-peak 변화에 해당하는 자기장의 변화는 약 1 mGauss로 측정되었다. 이러한 결과는 고감도 자기장 측정을 위한 광자계 연구에 응용될 수 있다.
본 연구에서는 파라핀이 코팅된 Rb원자 증기 셀을 이용하여 87Rb D1전이선의 Hanle스펙트럼과 비선형 광자기 효과 신호를 조사하였다. 파라핀 코팅 증기 셀의 효과에 의한 좁은 스펙트럼 폭을 가진 영역과 순수 증기 셀에서 얻을 수 있는 넓은 스펙트럼폭을 가진 이중구조의 Hanle 스펙트럼을 관측할 수 있었다. 스펙트럼에 나타난 이중구조에서 좁은 선폭 영역의 선폭은 1 ㎑로 측정되었고, 스펙트럼 크기는 전체 스펙트럼에 대해서 10%로 측정되었다. 또한, Hanle 스펙트럼에 대응되는 이중 미분형태의 비선형 광자기 신호를 관측하였으며, 기울기가 급격하게 변하는 비선형 광자기 신호의 기울기는 레이저의 출력이 200 μW일 때 대략 10 ㎷/μT였다.
외부 공진기형 반도체 레이저를 주레이저로 하여 종레이저로 사용한 상용 반도체 레이저에 광 주입-잠금을 수행하고, 주입-잠금된 종레이저의 모드 특성을 조사하였다. 루비듐 원자의 D1 전이선에서 포화흡수분광 스펙트럼과 주입-잠금된 종레이저의 모드를 측정하였다. 주입-잠금 대역폭 내에 있는 종레이저가 주레이저의 주파수와 선폭이 동기되는 것을 확인하였고, 주입되는 광의 세기에 따른 주입-잠금 대역폭을 측정하였다. 특히 주입되는 광의 세기, 그리고 주레이저와 종레이저의 주파수 차이에 따른 주입-잠금 과정에 종레이저의 모드 변화를 공초점 패브리-페로 간섭계를 이용하여 측정했다. 불완전 주입-잠금 상태에서는 종레이저의 모드가 두 개 이상의 다중 모드로 발진하는 것을 확인할 수 있었다.
세슘 D₁ 전이선에 해당하는 파장 894 ㎚의 레이저시스템을 제작하여 포화흡수분광 실험을 하였다. 포화흡수증기셀 내에서 조사광을 펌프광에 대해 일정한 각도로 교차시켜서 속도선택적인 포화흡수분광신호를 관찰하였다. 이 신호는 펌프광과 조사광의 교차하는 각도와 위치에 따라 변했다. 이때 두 개의 조사광에 의해 만들어진 속도선택 포화흡수분광신호들의 차이를 측정함으로써 분산모양의 주파수 분별신호를 만들 수 있었다. 이를 이용하여 주파수 변조없이 반도체 레이저의 주파수를 안정화할 수 있었다. 그 결과, 주파수 안정도 σy(τ=1s)=7×10-¹², σf(τ=1s)=2.4㎑이었다.
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.
본 연구에서는 파라핀으로 코팅된 Rb원자 증기셀에서 전자기 유도 투과(Electromagnetically induced transparency: EIT)와 Hanle 스펙트럼을 관측하고 분석하였다. EIT스펙트럼은 독립적으로 발진하는 두 대의 외부 공진형 반도체 레이저를 이용하여 85 Rb의 D₁전이선(Fg = 2, 3 → Fe = 3)에서 관측하였고, Hanle 스펙트럼은 한대의 외부 공진형 반도체를 이용하여 87 Rb의 D₁전이선(Fg = 2 → Fe = 1)의 자기 부준위 사이의 3준위 Λ형 구도에서 관측하였다. 파라핀 코팅된 루비듐 증기 셀에서 Hanle 스펙트럼에서 이중구조를 관측할 수 있었고,증기셀 주변의 자기장의 세기를 변화시켜서 얻은Hanle 스펙트럼에서 이중구조의 스펙트럼 형태의 변화를 외부자기장의 방향과 크기에 따른 조사하였다. 이때 이중 구조에서 좁은 영역의 스펙트럼의 선폭은 200 ㎐로 측정되었다.