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한국광학회지

Coupling Intensity Effects in Ladder-type Electromagnetically Induced Transparency of Rb atoms

Han Seb Moon

Published Feb 1, 2005• 1 citation
Publisher

Abstract

우리는 Rb원자의 5S $_{1}$ 2-/5P $_{3}$ 2-/5D $_{5}$ 2/ 전이선에서 조사광과 곁합광의 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 MHz로 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 사식을 밝혔다. We have studied the polarization effects and the coupling intensity effects of electromagnetically induced transparency(EIT) in the 5S $_{1}$ 2-/5P $_{3}$ 2-/5D $_{5}$ 2/ ladder system of Rb. We obtained the EIT spectrum with the hyperfine structure of 5D $_{5}$ 2/ transitions and the minimal width of the measured EIT spectrum was 6.5 MHz. We observed the change of the relative magnitudes of the hyperfine structure of EIT according to not only the polarizations of lasers but also the intensity of the coupling laser. The cause of the coupling intensity effects is that the EIT signal nonlinearly increases to the coupling intensity.

DOI
10.3807/kjop.2005.16.1.001

Related papers

Atomic Coherence Spectroscopy in the Paraffin Coated Rb Atom Vapor Cell

Hyun Joon Lee, Ye-Jin Yu, In‐Ho Bae +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 $^{85}Rb$ 의 $D_1$ 전이선( $F_g=2$ , $3{\rightarrow}F_e=3$ )에서 관측하였고, Hanle 스펙트럼은 한대의 외부 공진형 반도체를 이용하여 $^{87}Rb$ 의 $D_1$ 전이선( $F_g=2{\rightarrow}F_e=1$ )의 자기 부준위 사이의 3준위 $\Lambda$ 형 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 Hz로 측정되었다. We investigated the electromagnetically induced transparency (EIT) and the Hanle spectrum in a paraffin coated Rb vapor cell. The EIT spectrum was observed in the $F_g=2$ , $3{\rightarrow}F_e=3$ transition of the $^{85}Rb$ $D_1$ -line by using two independent external cavity diode lasers, and the Hanle spectrum was observed by using one external cavity diode laser in the $\Lambda$ -type scheme between the Zeeman sublevels of the $F_g=2{\rightarrow}F_e=1$ transition of the $^{87}Rb$ $D_1$ -line. In the Hanle spectrum, we could observe the dual-structured spectrum in the paraffin coated vapor cell. We investigated the dual-structured lineshape by applying an external magnetic field, and varying the direction of the magnetic field. The narrow linewidth of dual-structured EIT was measured to be approximately 200 Hz.

한국광학회지•Aug 25, 2008•3 citations

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

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

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

Resonant two-photon absorption and electromagnetically induced transparency in open ladder-type atomic system

Han Seb Moon, Heung‐Ryoul Noh

We have experimentally and theoretically studied resonant two-photon absorption (TPA) and electromagnetically induced transparency (EIT) in the open ladder-type atomic system of the 5S(1/2) (F = 1)-5P(3/2) (F' = 0, 1, 2)-5D(5/2) (F″ = 1, 2, 3) transitions in (87)Rb atoms. As the coupling laser intensity was increased, the resonant TPA was transformed to EIT for the 5S(1/2) (F = 1)-5P(3/2) (F' = 2)-5D(5/2) (F″ = 3) transition. The transformation of resonant TPA into EIT was numerically calculated for various coupling laser intensities, considering all the degenerate magnetic sublevels of the 5S(1/2)-5P(3/2)-5D(5/2) transition. From the numerical results, the crossover from TPA to EIT could be understood by the decomposition of the spectrum into an EIT component owing to the pure two-photon coherence and a TPA component caused by the mixed term.

Bulletin of the American Physical Society•Jun 5, 2013•0 citations

Resonant two-photon absorption and electromagnetically induced transparency in open ladder-type atomic system

Han Seb Moon, Heung‐Ryoul Noh

We have experimentally and theoretically studied resonant two-photon absorption (TPA) and electromagnetically induced transparency (EIT) in the open ladder-type atomic system of the 5S(1/2) (F = 1)-5P(3/2) (F' = 0, 1, 2)-5D(5/2) (F″ = 1, 2, 3) transitions in (87)Rb atoms. As the coupling laser intensity was increased, the resonant TPA was transformed to EIT for the 5S(1/2) (F = 1)-5P(3/2) (F' = 2)-5D(5/2) (F″ = 3) transition. The transformation of resonant TPA into EIT was numerically calculated for various coupling laser intensities, considering all the degenerate magnetic sublevels of the 5S(1/2)-5P(3/2)-5D(5/2) transition. From the numerical results, the crossover from TPA to EIT could be understood by the decomposition of the spectrum into an EIT component owing to the pure two-photon coherence and a TPA component caused by the mixed term.

Optics Express•Mar 18, 2013•20 citations
우리는 Rb원자의 5S 1_{1}1​ 2-/5P 3_{3}3​ 2-/5D 5_{5}5​ 2/ 전이선에서 조사광과 곁합광의 편광조합 그리고 결합광 세기에 따른 사다리형 전자기 유도 투과(EIT) 현상을 조사하였다. 우리는 5D 5_{5}5​ 2/ 전이선에서 초미세구조를 가진 사다리형 EIT 스펙트럼을 얻었고, EIT 스펙트럼의 최소 선폭은 6.5 MHz로 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 사식을 밝혔다. We have studied the polarization effects and the coupling intensity effects of electromagnetically induced transparency(EIT) in the 5S 1_{1}1​ 2-/5P 3_{3}3​ 2-/5D 5_{5}5​ 2/ ladder system of Rb. We obtained the EIT spectrum with the hyperfine structure of 5D 5_{5}5​ 2/ transitions and the minimal width of the measured EIT spectrum was 6.5 MHz. We observed the change of the relative magnitudes of the hyperfine structure of EIT according to not only the polarizations of lasers but also the intensity of the coupling laser. The cause of the coupling intensity effects is that the EIT signal nonlinearly increases to the coupling intensity.
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 85Rb^{85}Rb85Rb 의 D1D_1D1​ 전이선( Fg=2F_g=2Fg​=2 , 3→Fe=33{\rightarrow}F_e=33→Fe​=3 )에서 관측하였고, Hanle 스펙트럼은 한대의 외부 공진형 반도체를 이용하여 87Rb^{87}Rb87Rb 의 D1D_1D1​ 전이선( Fg=2→Fe=1F_g=2{\rightarrow}F_e=1Fg​=2→Fe​=1 )의 자기 부준위 사이의 3준위 Λ\LambdaΛ 형 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 Hz로 측정되었다. We investigated the electromagnetically induced transparency (EIT) and the Hanle spectrum in a paraffin coated Rb vapor cell. The EIT spectrum was observed in the Fg=2F_g=2Fg​=2 , 3→Fe=33{\rightarrow}F_e=33→Fe​=3 transition of the 85Rb^{85}Rb85Rb D1D_1D1​ -line by using two independent external cavity diode lasers, and the Hanle spectrum was observed by using one external cavity diode laser in the Λ\LambdaΛ -type scheme between the Zeeman sublevels of the Fg=2→Fe=1F_g=2{\rightarrow}F_e=1Fg​=2→Fe​=1 transition of the 87Rb^{87}Rb87Rb D1D_1D1​ -line. In the Hanle spectrum, we could observe the dual-structured spectrum in the paraffin coated vapor cell. We investigated the dual-structured lineshape by applying an external magnetic field, and varying the direction of the magnetic field. The narrow linewidth of dual-structured EIT was measured to be approximately 200 Hz.
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 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.
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.
We have experimentally and theoretically studied resonant two-photon absorption (TPA) and electromagnetically induced transparency (EIT) in the open ladder-type atomic system of the 5S(1/2) (F = 1)-5P(3/2) (F' = 0, 1, 2)-5D(5/2) (F″ = 1, 2, 3) transitions in (87)Rb atoms. As the coupling laser intensity was increased, the resonant TPA was transformed to EIT for the 5S(1/2) (F = 1)-5P(3/2) (F' = 2)-5D(5/2) (F″ = 3) transition. The transformation of resonant TPA into EIT was numerically calculated for various coupling laser intensities, considering all the degenerate magnetic sublevels of the 5S(1/2)-5P(3/2)-5D(5/2) transition. From the numerical results, the crossover from TPA to EIT could be understood by the decomposition of the spectrum into an EIT component owing to the pure two-photon coherence and a TPA component caused by the mixed term.
We have experimentally and theoretically studied resonant two-photon absorption (TPA) and electromagnetically induced transparency (EIT) in the open ladder-type atomic system of the 5S(1/2) (F = 1)-5P(3/2) (F' = 0, 1, 2)-5D(5/2) (F″ = 1, 2, 3) transitions in (87)Rb atoms. As the coupling laser intensity was increased, the resonant TPA was transformed to EIT for the 5S(1/2) (F = 1)-5P(3/2) (F' = 2)-5D(5/2) (F″ = 3) transition. The transformation of resonant TPA into EIT was numerically calculated for various coupling laser intensities, considering all the degenerate magnetic sublevels of the 5S(1/2)-5P(3/2)-5D(5/2) transition. From the numerical results, the crossover from TPA to EIT could be understood by the decomposition of the spectrum into an EIT component owing to the pure two-photon coherence and a TPA component caused by the mixed term.