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系統識別號 U0026-0812200914023716
論文名稱(中文) 銫原子在室溫與冷原子團中的電磁引發透明
論文名稱(英文) Electromagnetically induced transparency of Cs atom: room temperature and cold sample
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 物理學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Physics
學年度 95
學期 2
出版年 96
研究生(中文) 方瑋嘉
研究生(英文) Wei-Chia Fang
電子信箱 l2694118@mail.ncku.edu.tw
學號 l2694118
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 87頁
口試委員 指導教授-蔡錦俊
口試委員-李玉華
口試委員-韓殿君
中文關鍵字 銫原子  磁光陷阱  電磁引發透明  雷射冷凝  量子干涉 
英文關鍵字 electromagnetic induced transparency  quantum interference  EIA  magneto-optical trap 
學科別分類
中文摘要 我們分別在室溫及磁光陷阱中觀測銫原子在電磁引發透明時所產生doubly dressed state及sub-natural linewidth的現象,在梯階式的系統下觀測到銫原子吸收所造成能階的分裂與競爭以及小於D2 line自然線寬的躍遷3.5 MHz。
我們利用探測雷射將銫原子從基態|62S1/2 ,F=4>激發至|62P3/2 ,F=5>,再用耦合雷射將電子從|62P3/2 ,F=5>激發至|82S1/2 ,F=4>來形成一組階梯式的系統。當探測雷射與耦合雷射同時符合銫原子的躍遷頻率時我們可以觀測到量子干涉效應下的電磁引發透明現象。
實驗中我們改變探測雷射的光强度、調變及利用抑制與恢復的方法來觀測在電磁引發透明的現象下探測雷射穿透與吸收的情形。並期望在未來的實驗裡能夠在四能階的系統下觀測到更多量子干涉效應的現象。
英文摘要 We observed the phenomena of doubly dressed state and sub-natural linewidth under the electromagnetic induced transparency (EIT) processes of Cs atom at room temperature or cold sample. In the cascade type system, the Cs atom was probed from |62S1/2 ,F=4> state to |62P3/2 ,F=5> state, and coupled from |62P3/2 ,F=5> state to |82S1/2 ,F=4> state. The EIT phenomenon due to quantum interference can be observed while the probe and coupling laser are both on resonance. In our experiments, the transmission of probe laser was monitored while changing the Rabi frequency or detuning of probe laser. The effects of quantum interference such as EIT, EIA and Mollow spectrum were observed, and can be understood by solving a steady state density matrix. Using “suppression and recovery” method in the magneto-optical trap, a sub-natural linewidth figure was demonstrated in the cascade system of cold Cs atom. In the future work, we would like to study more aspects of quantum effect phenomena on four level systems.
論文目次 目錄
中文摘 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 V
表目錄 VIII
圖目錄 IX
第一章 簡介 1
第二章 實驗理論與模擬 3
2-1 雷射冷凝原理 3
2-1-1 銫原子能階說明 3
2-1-2 都卜勒冷卻 6
2-1-3 磁光陷阱 7
2-2 EIT理論計算 9
第三章 實驗儀器與架設 14
3-1 二極體雷射系統 15
3-1-1 MOT Laser 15
3-1-2 Repump Laser 17
3-1-3 Injection Laser 18
3-1-4 Verdi-10 Ti:Sapphire Ring laser 20
3-2 雷射頻率控制 21
3-2-1 調頻-聲光調變晶體 21
3-2-2 無都卜勒效應飽和吸收光譜 24
3-2-3 微分飽和吸收光譜與鎖頻 18
3-2-4 雷射頻率與AOM關係 31
3-2-5 注入鎖頻雷射頻率 33
3-3 光路架設 36
3-3-1 磁光陷阱的光路架設 36
3-3-2 電磁引發透明的光路架設 40
3-4 低溫冷原子團的量測 44
3-4-1 測量原子團的螢光訊號 44
3-4-2 測量原子團的影像 46
第四章 實驗結果與分析 47
4-1 MOT特性的量測 47
4-1-1 原子團溫度的量測 47
4-1-2 原子團數目的量測 52
4-2 電磁引發透明的量測 56
4-2-1 室溫下的電磁引發透明 56
4-2-2 磁光陷阱下的電磁引發透明 61
第五章 結論 67
參考文獻 68
附錄一 70
附錄二 71
附錄三 73
附錄四 83
附錄五 87
自述

表目錄
表 2-1-1 銫原子的基本特性 5
表 3-1-1 二極體雷射工作環境 19
表 3-3-1 探測雷射與SAS AOM頻率的變化 40
表 4-1-1 absorption imaging V.S. fluorescence detection 54
附錄表 3-1 不同角度下矩陣的變化 82

圖目錄
圖 2-1-1銫原子D2 line躍遷 5
圖 2-1-2都卜勒冷卻示意圖 6
圖 2-1-3磁光陷阱示意圖 7
圖 2-2-1 EIT型式 9
圖 2-2-2 3-level cascade system示意圖 10
圖 3-1-1 Littrow式外腔二極體雷射示意圖 16
圖 3-1-2 DBR雷射結構圖 17
圖 3-1-3電流 V.S. 功率、IPD 18
圖 3-2-1 Double path光路圖 23
圖 3-2-2 DFSAS光路圖 24
圖 3-2-3 MOT laser |62S1/2 ,F=4> → |62P3/2 > 26
圖 3-2-4 Repump laser |62S1/2 ,F=3> → |62P3/2 > 27
圖 3-2-5頻率調制微分光譜 29
圖 3-2-6 MOT laser微分飽和吸收光譜圖 29
圖 3-2-7 Repump Laser微分飽和吸收光譜圖 30
圖 3-2-8雷射光頻率設計圖(|62S1/2>→|62P3/2> 32
圖 3-2-9 Injection laser架設圖 33
圖 3-2-10 Injection laser與M-SAS的飽和吸收及雷射鎖頻 34
圖 3-2-11 Injection laser(經double path)與M-SAS的飽和吸收 35
圖 3-2-12注入鎖頻前後雷射模態的變化 35
圖 3-3-1圓偏振光示意圖 38
圖 3-3-2光路簡圖 38
圖 3-3-3圓偏振光與磁場關係示意圖 39
圖 3-3-4室溫下量測EIT的示意圖 41
圖 3-3-5低溫銫原子下觀測EIT的光路 42
圖 3-3-6實驗光路圖 43
圖 3-4-1螢光偵測系統簡圖 44
圖 3-4-2光強度對電壓轉換 45
圖 3-4-3影像偵測系統簡 46
圖 4-1-1飛行時間時序控制 48
圖 4-1-2增益設定與量子效應 49
圖 4-1-3原子飛行時間影像 50
圖 4-1-3原子團對X、Z方向的投影量 51
圖 4-1-4吸收影像時序控制 52
圖 4-1-5原子團與背景 53
圖 4-1-6原子吸收影像 53
圖 4-1-7銫冷原子的loading time 55
圖 4-2-1 7P → 6S的螢光 56
圖 4-2-2 EIT V.S. Raman absorption 57
圖 4-2-3 Probe beam穿透的模擬之一 58
圖 4-2-4 Probe beam穿透的模擬之二 58
圖 4-2-5 EIT能階的分裂之一 59
圖 4-2-6 EIT能階的分裂之二 60
圖 4-2-7 EIT能階的分裂與 的關係 60
圖 4-2-8 EIT on MOT時序控制之一 61
圖 4-2-9 EIT on MOT 之一 62
圖 4-2-10 EIT on MOT時序控制之二 63
圖 4-2-11 EIT on MOT 之二 65
圖 4-2-12四能階系統 66
圖 4-2-13 EIT on MOT 之三 66
附錄圖1-1 PID回饋電路圖 70
附錄圖2-1鎖相放大器電路圖 72
附錄圖3-1 Polarizer 示意圖 77
附錄圖3-2 Retarder 示意圖 78
附錄圖3-3 Rotator 示意圖 79
附錄圖4-1 D1 line 83
附錄圖4-2 D2 line 84
附錄圖4-3 8S1/2 → 6P1/2 85
附錄圖4-4 8S1/2 → 6P3/2 85
附錄圖4-5 8S1/2 → 7P → 6S1/2 86
附錄圖5-1 Delay trigger電路圖 87
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論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2008-09-12起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2008-09-12起公開。


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