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한국광학회 학술대회논문집

Xe 원자의 Rydberg 준위들에 대한 AC Stark 이동 측정

김중복, Thomas R. O’Brian, Thomas B. Lucatorto

Published Jul 1, 1994• 0 citations
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Abstract

Xe 원자의 14개의 Rydberg 준위들이 강한 레이저 광(6 GW/㎠ 정도까지) 아래서 ac Stark 효과에 의하여 이동하는 것을 약한 파장 가변 레이저를 이용하여 측정하였다. 시공간적으로 두개의 레이저광을 정확하게 일치시킴으로써 모든 준위들이 ponderomotive 값에 거의 일치하여 이동됨을 확인하였다. 강도가 큰 레이저 광을 원자에 조사킬 때 광의 강한 전기장에 의한 여기 준위의 AC Stark 이동이 high-frequency approximation (구속 에너지보다 매우 큰 광에너지에 의한 섭동 이론) 결과에 의하면 ponderomotive 이동이 예상되는데 본 연구를 통하여 그 일치를 확인하였다. 측정한 AC Stark 이동 값을 2광자 공명 3광자 이온화 모델에 사용함으로써 얻은 스펙트럼이 실험 결과와 잘 일치하였다.

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수은 원자에서의 공명 다광자 이온화 과정의 레이저 강도 의존성

한재민, 정도영, 차형기 +2 more

수은 원자 증기에 강한 레이저 광(10-20GW/㎠)을 조사하여 수은 원자의 공명 다광자 이온화 과정을 연구하였다. 파장 560.7㎚의 광자 4개를 흡수할 때 공명준위는 6d ¹D₂이다. 수은 증기압(0.1-3.0Torr)과 레이저 파장(559-569㎚)을 변화시키면서 큰 강도의 광원과 원자가 상호작용하여 생기는 AC Stark 이동과 line broadening의 변화를 조사하였고, 원자 밀도의 증가에 따라 이온화율의 증가가 둔화되다가 감소되는 것도 관측되었다. 이동계수 α=-0.6㎝-¹/GW/㎠로 측정되었다. 특히, 이온화율의 레이저 강도 의존성을 나타내는 비선형 차수를 공명 파장에서 측정한 결과 k=3을 얻었으며, 이론적인 결과와 비교하였다.

한국광학회지•Mar 1, 1990•1 citation

Na 원자의 2광자 공명 3광자 이온화

이종훈, 노시표, 김중복 +2 more

Na 원자 증기에 대한 2광자 공명 3광자 이온화 실험을 실시하여 이온신호의 스펙트럼, 선폭, AC Stark 이동 및 이온화율의 레이저 강도 의존성 등을 측정하였으며, 이때 2광자 공명준위는 4D 준위[과정 Ⅰ]와 5S 준위[과정 Ⅱ]였다. 과정 Ⅰ과 Ⅱ에서 이온신호 스펙트럼의 반치폭은 레이저의 강도(Ⅰ)에 비례하였으며, 이온화율은 이론적으로 알려진 바와 같이 레이저 강도 영역에서 Ⅰ³에 비례하여 증가하였다. 과정 Ⅰ의 이온신호는 과정 Ⅱ에 비해 20~25배 정도 컸으며, 3S→4D 전이의 AC Stark 이동계수는 174±60㎒/㎿/㎠로 측정되었다.

한국광학회지•Mar 1, 1990•1 citation

반도체 광증폭기내의 Highly Nondegenerate Four - Wave Mixing에 의한 파장변환의 해석

우상규, 이연호

본 논문에서는 반도체 광증폭기내에서 four-wave mixing을 발생시키는 spectral hole burning을 더욱 정확하게 해석하기 위하여 밀도행렬을 기존의 방법에 비하여 정확하게 푸는 방법에 대하여 설명하고 이러한 밀도행렬에 대한 수치해석을 실시하여 그 해를 구한다. 이렇게 구한 결과를 통해 반도체 광증폭기내에서의 four-wave mixing에 의한 파장변환을 설명하는 결합 파동 방정식을 유도하고 이것의 해를 구하여 반도체 광증폭기에서의 파장변환이 어떻게 발생하는 지를 설명하고 3차 섭동을 이용하여 계산된 기존의 결과와 비교한다.

한국광학회지•Aug 1, 1999•0 citations

세슘 원자에 대한 레이저 냉각 및 온도 측정

권택용, 이호성, 양성훈

레이저 냉각법을 이용하여 세슘 원자의 온도를 도플러 냉각 한계온도 보다 낮은 온도까지 냉각하였다. 자기-광 포획된 원자를 더 냉각하기 위해서는 냉각용 레이저의 주파수를 더 적색편이 시켜야 하는데, 이를 위해 본 연구에서는 세슘 원자 흡수선의 Zeeman 이동을 이용하였다. 이 방법으로 레이저 주파수 안정화를 유지하면서 레이저의 주파수를 약 40 ㎒ 만큼 이동시킬 수 있었다. 비행시간 방법으로 측정한 레이저 냉각된 세슘 원자의 최저온도는 2.2μK±0.5μK이었다. 냉각된 원자의 온도를 레이저의 주파수 및 세기에 따라 측정하였는데, 이광자 냉각 이론에 의한 계산결과와 잘 일치한다는 것을 알았다.

한국광학회지•Dec 1, 2000•0 citations

레이저 광압을 이용한 세슘 원자빔의 집속

박상언, 조혁, 권택용 +2 more

세슘오븐에서 방출되는 열원자빔에 대해 횡방향 냉각을 실시하여 원자빔을 집속하였다. 이를 위해 원자빔의 진행방향에 수직으로, 서로 반대방향으로 진행하는 σ+와 σ-의 원편광 레이저를 비추었다. 그 결과, 원자의 횡방향 속도 성분에 해당하는 온도를 430 mK에서 약 60 μK으로 냉각시킬 수 있었다. 그리고 서로 반대 방향에서 진행하는 냉각용 레이저광의 세기가 다를 경우와 원자빔에 자장을 가하는 경우에 원자빔의 공간적 분포가 달라지는 것을 관찰하였고, 도플러 냉각이론을 이용하여 정성적으로 설명하였다.

한국광학회지•Aug 1, 2000•0 citations

준열광원에서 방출되는 빛의 광전자 분포 측정

김헌오, 하양, 신종태 +2 more

광전자 계수법을 이용하여 준열광원에서 방출되는 빛의 광전자 분포를 측정하였다. 준열광원은 선편광된 He-Ne 레이저빔을 9 ㎛의 거칠기로 표면이 연마된 유리판에 투과시킨 것으로, 연마유리판의 회전속도에 따라 결맞음시간은 31.4 ㎲로 부터 2.48 ㎲까지 변화는 특성을 갖는다. 준열광원의 결맞음시간보다 측정시간이 매우 길 때 광전자 분포는 Poisson 분포를 나타내었으나 측정시간보다 광원의 결맞음시간이 길어질수록 광전자 분포는 Bose-Einstein 통계를 보였다.

한국광학회지•Jun 1, 1998•0 citations
Xe 원자의 14개의 Rydberg 준위들이 강한 레이저 광(6 GW/㎠ 정도까지) 아래서 ac Stark 효과에 의하여 이동하는 것을 약한 파장 가변 레이저를 이용하여 측정하였다. 시공간적으로 두개의 레이저광을 정확하게 일치시킴으로써 모든 준위들이 ponderomotive 값에 거의 일치하여 이동됨을 확인하였다. 강도가 큰 레이저 광을 원자에 조사킬 때 광의 강한 전기장에 의한 여기 준위의 AC Stark 이동이 high-frequency approximation (구속 에너지보다 매우 큰 광에너지에 의한 섭동 이론) 결과에 의하면 ponderomotive 이동이 예상되는데 본 연구를 통하여 그 일치를 확인하였다. 측정한 AC Stark 이동 값을 2광자 공명 3광자 이온화 모델에 사용함으로써 얻은 스펙트럼이 실험 결과와 잘 일치하였다.
수은 원자 증기에 강한 레이저 광(10-20GW/㎠)을 조사하여 수은 원자의 공명 다광자 이온화 과정을 연구하였다. 파장 560.7㎚의 광자 4개를 흡수할 때 공명준위는 6d ¹D₂이다. 수은 증기압(0.1-3.0Torr)과 레이저 파장(559-569㎚)을 변화시키면서 큰 강도의 광원과 원자가 상호작용하여 생기는 AC Stark 이동과 line broadening의 변화를 조사하였고, 원자 밀도의 증가에 따라 이온화율의 증가가 둔화되다가 감소되는 것도 관측되었다. 이동계수 α=-0.6㎝-¹/GW/㎠로 측정되었다. 특히, 이온화율의 레이저 강도 의존성을 나타내는 비선형 차수를 공명 파장에서 측정한 결과 k=3을 얻었으며, 이론적인 결과와 비교하였다.
Na 원자 증기에 대한 2광자 공명 3광자 이온화 실험을 실시하여 이온신호의 스펙트럼, 선폭, AC Stark 이동 및 이온화율의 레이저 강도 의존성 등을 측정하였으며, 이때 2광자 공명준위는 4D 준위[과정 Ⅰ]와 5S 준위[과정 Ⅱ]였다. 과정 Ⅰ과 Ⅱ에서 이온신호 스펙트럼의 반치폭은 레이저의 강도(Ⅰ)에 비례하였으며, 이온화율은 이론적으로 알려진 바와 같이 레이저 강도 영역에서 Ⅰ³에 비례하여 증가하였다. 과정 Ⅰ의 이온신호는 과정 Ⅱ에 비해 20~25배 정도 컸으며, 3S→4D 전이의 AC Stark 이동계수는 174±60㎒/㎿/㎠로 측정되었다.
본 논문에서는 반도체 광증폭기내에서 four-wave mixing을 발생시키는 spectral hole burning을 더욱 정확하게 해석하기 위하여 밀도행렬을 기존의 방법에 비하여 정확하게 푸는 방법에 대하여 설명하고 이러한 밀도행렬에 대한 수치해석을 실시하여 그 해를 구한다. 이렇게 구한 결과를 통해 반도체 광증폭기내에서의 four-wave mixing에 의한 파장변환을 설명하는 결합 파동 방정식을 유도하고 이것의 해를 구하여 반도체 광증폭기에서의 파장변환이 어떻게 발생하는 지를 설명하고 3차 섭동을 이용하여 계산된 기존의 결과와 비교한다.
레이저 냉각법을 이용하여 세슘 원자의 온도를 도플러 냉각 한계온도 보다 낮은 온도까지 냉각하였다. 자기-광 포획된 원자를 더 냉각하기 위해서는 냉각용 레이저의 주파수를 더 적색편이 시켜야 하는데, 이를 위해 본 연구에서는 세슘 원자 흡수선의 Zeeman 이동을 이용하였다. 이 방법으로 레이저 주파수 안정화를 유지하면서 레이저의 주파수를 약 40 ㎒ 만큼 이동시킬 수 있었다. 비행시간 방법으로 측정한 레이저 냉각된 세슘 원자의 최저온도는 2.2μK±0.5μK이었다. 냉각된 원자의 온도를 레이저의 주파수 및 세기에 따라 측정하였는데, 이광자 냉각 이론에 의한 계산결과와 잘 일치한다는 것을 알았다.
세슘오븐에서 방출되는 열원자빔에 대해 횡방향 냉각을 실시하여 원자빔을 집속하였다. 이를 위해 원자빔의 진행방향에 수직으로, 서로 반대방향으로 진행하는 σ+와 σ-의 원편광 레이저를 비추었다. 그 결과, 원자의 횡방향 속도 성분에 해당하는 온도를 430 mK에서 약 60 μK으로 냉각시킬 수 있었다. 그리고 서로 반대 방향에서 진행하는 냉각용 레이저광의 세기가 다를 경우와 원자빔에 자장을 가하는 경우에 원자빔의 공간적 분포가 달라지는 것을 관찰하였고, 도플러 냉각이론을 이용하여 정성적으로 설명하였다.
광전자 계수법을 이용하여 준열광원에서 방출되는 빛의 광전자 분포를 측정하였다. 준열광원은 선편광된 He-Ne 레이저빔을 9 ㎛의 거칠기로 표면이 연마된 유리판에 투과시킨 것으로, 연마유리판의 회전속도에 따라 결맞음시간은 31.4 ㎲로 부터 2.48 ㎲까지 변화는 특성을 갖는다. 준열광원의 결맞음시간보다 측정시간이 매우 길 때 광전자 분포는 Poisson 분포를 나타내었으나 측정시간보다 광원의 결맞음시간이 길어질수록 광전자 분포는 Bose-Einstein 통계를 보였다.