Оптика и спектроскопия

ЛАЗЕРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ АТОМА ТАЛЛИЯ НА ПЕРЕХОДАХ 6P1/2 6D3/2 NF5/2 (N = 1324)

Petr A. Bokhan, Д М Э Закревский, В А Ким, N. V. Fateyev

Published Jan 1, 2008• 0 citations

Abstract

Экспериментально исследованы энергии и квантовые дефекты ридберговских состояний nF5/2 (n = = 1324) атома таллия, возбуждение которых осуществлялось из основного состояния 62P1/2 по двухступенчатой схеме через промежуточное состояние 62D3/2. Применением коллимированного атомного пучка, монохроматического излучения двух узкополосных перестраиваемых лазеров разрешены сверхтонкая и изотопическая структуры основного состояния атома таллия и определено энергетическое положение состояний nF5/2 с точностью 0.03 см-1, превышающей более чем на порядок точность, реализованную в предыдущих работах. Величина квантового дефекта nF5/2 не зависит от n в пределах точности измерений и равна = 1.0344 ± 0.0008. Значение ионизационного потенциала Ip = 49266.55 ± 0.03 см-1 получено для изотопа 205Tl с уровня 62P1/2 (F = 0). Измеренная в эксперименте относительно состояния F = 0 изотопа 205 энергия уровня 62D3/2 составила 36118.56 ± 0.02 см-1.

Related papers

ЛАЗЕРНАЯ СЕЛЕКТИВНАЯ НАКАЧКА МАГНИТНЫХ ПОДУРОВНЕЙ СВЕРХТОНКОЙ СТРУКТУРЫ АТОМА ЦЕЗИЯ

А. И. Магунов, V. G. Pal'chikov

На основе уравнений для матрицы плотности проведен анализ эволюции заселенностей магнитных подуровней атома цезия (изотопа 133) в резонансных лазерных полях с линейной поляризацией. Получены аналитические выражения для стационарных заселенностей в результате лазерно-индуцированных оптических переходов на компонентах сверхтонкой структуры F g = 3 ↔ F e = 2,3 и F f = 4 ↔ F e = 3,4 линий D 1 (6 2S 1/2 -)→ 6 2P 1/2) и D 2 (6 2S 1/2 -)→ 6 2P 3/2) в зависимости от начальных значений заселенностей. Численным решением эволюционных уравнений получены характерные времена установления стационарного режима в зависимости от интенсивности лазерных полей и расстройки оптического резонанса. Определены последовательности оптических переходов, более чем на порядок увеличивающие заселенность нижнего подуровня 6 2S 1/2F g = 3 М = 0 «часового» СВЧ-перехода F g = 3 М = 0 ↔ F f = 4 М = 0 в цезиевом стандарте частоты, что пропорционально повышает величину сигнала регистрирующей системы

Журнал Экспериментальной и Теоретической ФизикиJan 1, 20140 citations

Квантовые сенсоры электрических полей на основе ридберговских атомов

Атомы в высоковозбужденных ридберговских состояниях с главным квантовым числом n>>1 обладают большими дипольными моментами, которые растут как n 2 с ростом n [1,2].Благодаря этому электрические поляризуемости ридберговских уровней растут как n 7 и на много порядков превышают поляризуемости атомов в низковозбужденных состояниях.Это особенно привлекательно для создания высокочувствительных квантовых сенсоров постоянных и радиочастотных электрических полей, что было отмечено еще в наших самых первых работах по спектроскопии ридберговских атомов Na в атомном пучке [3][4][5].В настоящее время во всех ведущих странах мира ведутся работы по созданию квантовых сенсоров электрических полей на основе паров атомов щелочных металлов, возбуждаемых в ридберговские состояния в малогабаритных оптических ячейках.При регистрации микроволнового излучения с частотой свыше 1 ГГц используется измерение расщепления одиночного резонанса электромагнитноиндуцированной прозрачности (ЭИП), возникающего при возбуждении атомов в ридберговские состояния [6], на два резонанса за счет динамического эффекта Штарка (эффект Аутлера-Таунса) в поле микроволнового излучения, резонансного переходам между ридберговскими состояниями [7,8].Частоты этих переходов легко варьируются изменением n, так как расстояние между соседними ридберговскими уровнями имеет зависимость n -3 и изменяется от единиц гигагерц для высоких состояний до сотен гигагерц для более низких состояний.Фундаментальная чувствительность регистрации СВЧ-излучения на переходах между ридберговскими состояниями определяется только квантовыми шумами.На основе ридберговских сенсоров могут быть построены как метрологические стандарты измерителей напряженности электрического поля [9], так и высокочувствительные детекторы радиочастотных полей для различных применений [10].В настоящем докладе будет дан краткий обзор состояния дел в мире в области создания квантовых сенсоров постоянных и радиочастотных электрических полей на основе ридберговских атомов.Также будут представлены наши первые экспериментальные результаты по наблюдению резонанса ЭИП в оптической ячейке с атомами Rb, возбуждаемыми по двухфотонной схеме в ридберговское состояние 30S.Работа была поддержана грантом РНФ 23-12-00067 в части двухфотонного лазерного возбуждения ридберговских состояний.

Высшая школа: научные исследованияSep 1, 20230 citations

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХЧАСТИЧНОГО РЕЗОНАНСА ФЁРСТЕРА ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОНФИГУРАЦИЙ ТРЕХ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ РИДБЕРГОВСКИХ АТОМОВ РУБИДИЯ

I. I. Rabcev, I. N. Ashkarin, I. I. Beterov +4 more

Трехчастичные резонансы Фёрстера, управляемые постоянным электрическим полем, представляют интерес для реализации трехкубитовых квантовых операций с ансамблями одиночных атомов, захваченных в оптические ловушки и возбуждаемых в сильно взаимодействующие ридберговские состояния. В работе П. Шене с соавт. (КЭ 50, 213 (2020)) нами был предложен и проанализирован трехчастичный резонанс Фёрстера нового типа 3 × nP3/2 → nS1/2 + (n + 1)S1/2 + nP1/2, который можно реализовать с ридберговскими атомами Rb для произвольного главного квантового числа n. Его особенностью является то, что третий атом переходит в состояние с полным моментом J = 1/2, которое не имеет штарковской структуры, поэтому двухчастичные резонансы Фёрстера полностью отсутствуют. В настоящей работе выполнено расширенное теоретическое исследование данного трехчастичного резонанса Фёрстера для различных пространственных конфигураций трех взаимодействующих ридберговских атомов Rb и определены условия для их экспериментальной реализации. Обнаружено, что один из резонансов имеет слабую зависимость резонансного электрического поля от расстояния между атомами и поэтому является наиболее подходящим для выполнения экспериментов по наблюдению когерентных осцилляций населенностей коллективных трехчастичных состояний и реализации трехкубитовых квантовых операций на их основе.

Zhur. Eksptl'. i Teoret. Fiz.Jan 1, 20250 citations

Возбуждение ридберговских атомов таллия в электрическом поле

Petr A. Bokhan, Д Э Закревский, В.А. Ким +1 more

Исследован спектр возбуждения ридберговских состояний атомов таллия с использованием коллимированного атомного пучка в двухступенчатой изотопически селективной лазерной схеме 6

Журнал технической физикиDec 17, 20170 citations

Двухфотонное излучение водородоподобного атома c учетом поляризации фотонов и спиновых состояний электрона

В. В. Скобелев

Рассмотрен процесс двухфотонного излучения (Ze)* → (Ze) + 2γ водородоподобного атома c учетом спиновых состояний электрона и поляризации фотонов, что ранее не принималось во внимание. Получено общее выражение для вероятности процесса в единицу времени для различных состояний поляризации фотонов с формулировкой «жестких» и «мягких» правил отбора по квантовым числам m, l. Показано, что в силу установленной специфики свойств процесса двухфотонного излучения (отсутствие эффекта Зеемана, зависимость вероятности от состояний поляризации фотонов) он в принципе может быть идентифицирован на фоне однофотонного (Ze)* → (Ze) + γ, несмотря на наличие дополнительных малых факторов: 1) α = e²/ћc ≈ 1/137 теории возмущений по e и 2) квадрата «атомного» параметра разложения (Zα)² в выражении вероятности.

Jan 1, 20160 citations

Когерентный контроль наинизших уровней мелкой примеси в монослойном графене с помощью модулированных по фазе лазерных импульсов

А. П. Джотян, Г. П. Джотян, А. А. Аветисян

На основе вариационного подхода получены энергии основного 1S и первых возбужденных состояний 2P, 2S мелкой донорной примеси в монослое графена с открытой энергетической щелью в перпендикулярном магнитном поле. Показано, что энергии низших состояний и расстояние между ними можно перестраивать в области нескольких десятков мэВ, изменяя значение параметра тонкой структуры и величину магнитного поля. На основе полученных результатов рассчитаны дипольные матричные элементы для оптических переходов 1S–2P+ и 2S–2P+. Далее рассматривается когерентный перенос населенности между двумя метастабильными состояниями 1S и 2S, создаваемый одним частотно-модулированным (чирпированным) лазерным импульсом. Показано, что такой перенос населенности может осуществляться без значительной заселенности возбужденного состояния, если изначально заселенность рассматриваемой квантовой системы была локализована в одном из метастабильных состояний. Дополнительно исследован случай, когда система изначально находилась в суперпозиции двух метастабильных состояний. The energies of the ground 1S and first excited states 2P, 2S of a shallow donor impurity in graphene monolayer with opened energy gap in a perpendicular magnetic field are obtained using a variational approach. It is shown that the energies of the lowest states and distance between them can be tuned in the region of few ten meV by changing the value of the fine structure parameter and magnitude of the magnetic field. A model of a soft Coulomb interaction is suggested. Based on the results obtained, the dipole matrix elements for optical transitions 1S – 2P+ and 2S – 2P+ are calculated. In the next step, coherent population transfer between the two metastable states 1S and 2S produced by a single frequency modulated (chirped) laser pulse is considered. It is demonstrated that such population transfer may be performed without considerable population of the excited state 2P+ if initially population of the quantum system under consideration is localized in one of the metastable states. Additionally, the case when the system is in superposition of two metastable states initially is investigated.

Proceedings of NAS RA PhysicsNov 5, 20241 citation